新時期綠色建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計策略的實踐探討

王文華

江西省城建設(shè)計研究院有限公司 江西南昌 330000

1 綠色建筑的概念與特點

1.1 綠色建筑的定義

綠色建筑是指在建筑的整個生命周期中，最大限度地實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、環(huán)保，為人們提供健康舒適的生活空間，與自然和諧共處的建筑。與其他建筑方式不同，綠色建筑應(yīng)注重審美和諧、系統(tǒng)綜合性、節(jié)能環(huán)保、健康等方面的協(xié)調(diào)，同時注重建筑的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

1.2 綠色建筑的應(yīng)用現(xiàn)狀

（1）綠色建筑產(chǎn)業(yè)不受重視。綠色建筑作為建筑業(yè)中的一個新興產(chǎn)業(yè)，受到商業(yè)利潤低、發(fā)展難度大的影響。因此，很多開發(fā)商有意回避，選擇相對穩(wěn)定的開發(fā)模式或利潤率較大的應(yīng)用建材。因此，綠色建筑產(chǎn)業(yè)的市場價值并不高。

（2）國家政策支持力度不夠。國家政策的支持是綠色建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。然而，目前綠色建筑產(chǎn)業(yè)缺乏這樣的政策支持。進(jìn)而影響綠色建筑的發(fā)展，綠色產(chǎn)業(yè)缺乏完善的保障體系，沒有法律保障其穩(wěn)定發(fā)展，這是其發(fā)展道路上的十幾大障礙[1]。

2 綠色高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計具體思路

2.1 綠色建筑中的結(jié)構(gòu)選型

結(jié)構(gòu)選型是綠色建筑的關(guān)鍵，能有效地保證建筑與自然的共生和建筑的可持續(xù)性。在結(jié)構(gòu)選型方面，應(yīng)結(jié)合空間要求和實用功能選擇結(jié)構(gòu)形式。例如，從建筑結(jié)構(gòu)耐久性的角度，可選擇靈活的可變結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)建筑中不同功能的變化，從而降低建筑成本，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的協(xié)調(diào)要求

在綠色建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)注意與自然的協(xié)調(diào)與共生。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)注意節(jié)能減排的效果。從建筑的實際情況出發(fā)，充分考慮了當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件和結(jié)構(gòu)特點。加強(qiáng)新技術(shù)、新材料和節(jié)能減排方案的選擇。同時，綠色建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計也要注重人與人的協(xié)調(diào)，充分體現(xiàn)人與自然的雙重和諧[2]。

2.3 綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的材料選擇

在綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)充分研究建筑材料的綜合性能。綠色建材的選擇直接影響到建筑本身的綠色程度。鋼結(jié)構(gòu)是一種很好的替代材料。該鋼具有良好的抗震性能、延性和耐久性。同時，鋼的重量較輕。降低各種成本和地基應(yīng)力符合綠色建材的特點，如節(jié)能減排、降低成本、減少環(huán)境污染等，是綠色建筑的良好建筑材料。

3 綠色建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計要點

3.1 綠色建筑結(jié)構(gòu)階段性優(yōu)化設(shè)計及壽命優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)不同的地理環(huán)境，在建設(shè)項目的使用壽命期內(nèi)，在各個階段進(jìn)行相關(guān)的方案優(yōu)化。在各個階段，對建設(shè)項目的特點進(jìn)行了調(diào)查，并根據(jù)實際結(jié)果確定了優(yōu)化方案，從而科學(xué)地優(yōu)化了項目的總體壽命[3]。

3.2 保持綠色建筑優(yōu)化與結(jié)構(gòu)優(yōu)化協(xié)調(diào)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要保證建筑物的整體結(jié)構(gòu)與整體平面緊密配合，使建筑物美觀，達(dá)到結(jié)構(gòu)的合理效果。建筑形式要簡單，裝飾構(gòu)件要少。對于單純追求符號效果和建立異形構(gòu)件，盡量不要設(shè)計。整體結(jié)構(gòu)應(yīng)保證重心、剛度和質(zhì)心正確重合，避免扭轉(zhuǎn)。

4 實例分析

某地區(qū)一單體建筑，為大型的商場，地上3 層為商業(yè)用房，地下2 層為車庫、人防和設(shè)備用房，屋面為綠化。該項目地處繁華地段，要求結(jié)構(gòu)設(shè)計安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理并充分考慮環(huán)保因素。

4.1 結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化設(shè)計

（1）結(jié)構(gòu)方案的確定。一般來說，在經(jīng)濟(jì)許可的基礎(chǔ)上，選擇更大的柱網(wǎng)和空間更具人性化和適用性。對于垂直構(gòu)件，芯管和周圍垂直構(gòu)件的數(shù)量可以同時調(diào)整。在功能經(jīng)濟(jì)條件下，盡量減少材料消耗。對水平構(gòu)件采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)或空間結(jié)構(gòu)，可達(dá)到降低層高、混凝土用量和鋼材用量的目的，同時有利于使用階段的空調(diào)節(jié)省能源。

（2）采用綠色高性能混凝土。本工程采用優(yōu)質(zhì)混凝土、水泥等原材料，需要用高效外加劑和細(xì)礦物外加劑替代。攪拌混凝土?xí)r，用粉煤灰、礦渣等工業(yè)廢料代替水泥等骨料。利用豐富的再生水資源養(yǎng)護(hù)混凝土，優(yōu)化混凝土骨料級配，采用高效減水劑等外加劑。

（3）高強(qiáng)度、高標(biāo)號材料的選用。本項目建筑功能為大型綜合超市，一層框架柱荷載大，荷載面積大。將柱混凝土與各種標(biāo)號進(jìn)行比較。最后，選擇了高標(biāo)號C45混凝土。這不僅減小了構(gòu)件的尺寸，擴(kuò)大了建筑面積，而且還減少了柱的混凝土總量。

4.2 屋頂綠色設(shè)計

本項目屋頂采用簡式輕型的綠化：以草坪為主，配置多種地被和花灌木等植物。用不同品種的植物配置出圖案，結(jié)合步道磚鋪裝出圖案。屋面隔熱層采用250厚擠塑聚苯乙烯板，導(dǎo)熱系數(shù)0．03W/（m2·K），再加上500mm厚的種植層。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，每平方米屋面恒載增加約50kg，含水飽和度不大于100kg。通過結(jié)構(gòu)計算和分析，綠色屋頂?shù)脑靸r提高了20%左右，基礎(chǔ)造價提高了3%左右，鋼筋混凝土梁柱的造價提高了1%左右。整個項目的綜合成本增加了約2%-3%。

4.3 細(xì)部構(gòu)造

建筑物凹凸拐角處及交接節(jié)點等容易產(chǎn)生冷橋，造成能耗加大，甚至引起結(jié)露、透露現(xiàn)象。針對這一點，我們在設(shè)計中通過調(diào)整結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置、完善建筑作法來避免。此外，對于過梁、圈梁、嵌入墻體的梁端部、梁墊等與外界接觸部位，采用外包珍珠巖或抹保溫砂漿等作法來改善。

4.4 土建施工和裝修

本工程采用土建與裝飾工程一體化設(shè)計與施工。通過在建筑構(gòu)件上預(yù)先均勻預(yù)留孔洞，在修補(bǔ)面上預(yù)埋固定裝置，避免了在裝飾施工中對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)構(gòu)件鉆孔穿孔，既提高了結(jié)構(gòu)安全性，又減少了噪聲和施工浪費。

5 結(jié)語

總之，在建筑行業(yè)實施綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是響應(yīng)國家“節(jié)能減排，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)健康穩(wěn)定發(fā)展”的戰(zhàn)略實施，對于社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。因此，在綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，從節(jié)能、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)等角度加大建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，制定合理的綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，從而使綠色建筑得到更好使用。