建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的節(jié)能環(huán)保策略

張 明 容海川城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司

1 前言

城市化的發(fā)展促進(jìn)了建筑業(yè)的進(jìn)步，隨著建筑項(xiàng)目規(guī)模與數(shù)量的增加，其資源能量消耗與對(duì)周?chē)h(huán)境的破壞問(wèn)題日益加劇，這使得此類(lèi)問(wèn)題成為人們關(guān)注的重要內(nèi)容。為實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，就應(yīng)重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的節(jié)能環(huán)保工作，減少資源能量的消耗及環(huán)境破壞。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中引入節(jié)能環(huán)保技術(shù)的必要性

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步，建筑行業(yè)也在快速發(fā)展，相關(guān)調(diào)查顯示，我國(guó)每年新建的建筑項(xiàng)目面積約為20億平方米，建設(shè)這些建筑項(xiàng)目需要消耗大量的原材料。同時(shí)，建筑工地施工產(chǎn)生的建筑垃圾也為周?chē)h(huán)境帶來(lái)了諸多影響。我國(guó)雖然地大物博，但是人均資源占有量或單位面積資源占有量是非常低的，原材料、水資源、土地資源及能源等資源短缺，如果使用時(shí)利用率低將會(huì)造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。為此，我們應(yīng)在建筑工程建設(shè)時(shí)，應(yīng)在保證建筑工程項(xiàng)目質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提升節(jié)能環(huán)保意識(shí)，緩解能源壓力。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段引入節(jié)能環(huán)保技術(shù)存在的問(wèn)題

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段缺乏節(jié)能環(huán)保意識(shí)

建筑節(jié)能工作應(yīng)重視室外環(huán)境及自然通風(fēng)效果，而現(xiàn)階段，一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員將設(shè)計(jì)的重點(diǎn)放在建筑使用面積、建筑結(jié)構(gòu)安全、建筑外形美觀等方面，并不重視建筑性能、品質(zhì)與節(jié)能環(huán)保。在一些建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，雖然引入了節(jié)能環(huán)保技術(shù)，但僅是依據(jù)節(jié)能規(guī)范進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算與設(shè)計(jì)，效果差強(qiáng)人意。

3.2 傳統(tǒng)節(jié)能措施應(yīng)用不當(dāng)

結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)方案中并未廣泛引入傳統(tǒng)、有效且低成本的節(jié)能措施。如建筑遮陽(yáng)及自然通風(fēng)等，而是盲目的追求速度與技術(shù)，過(guò)分偏向高科技節(jié)能技術(shù)的引入，這就可能造成節(jié)能措施造價(jià)高的情況。同時(shí)，項(xiàng)目實(shí)施階段，一些高科技的節(jié)能手段可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，施工階段可能會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更，使得建筑建成后期節(jié)能方面無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 建筑材料應(yīng)用不科學(xué)

建筑物有建筑材料組成，建筑材料是整個(gè)建筑物的骨骼，一些企業(yè)為追求經(jīng)濟(jì)收益，要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中選取節(jié)能環(huán)保效果較差的材料。例如，金屬管道材料，此類(lèi)管道容易發(fā)生腐蝕、生銹、滲漏及結(jié)垢，其壽命周期較短，造成建筑材料的大量損耗，很容易出現(xiàn)二次污染。此外，建筑的形體變化決定建筑物的外露部分面積，而外圍墻體的材料及能量消耗較大，如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段過(guò)于追求形體變化而忽視外墻結(jié)構(gòu)材料與能量的消耗，則不利于節(jié)能的實(shí)現(xiàn)。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入節(jié)能環(huán)保技術(shù)的策略

隨著能源短缺問(wèn)題的加劇，人們的節(jié)能環(huán)保意識(shí)增強(qiáng)，“綠色建筑”“節(jié)能建筑”成為熱門(mén)詞匯。節(jié)能建筑就是最大程度實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的建筑，這類(lèi)建筑不僅可以有效節(jié)約資源與能力，還可以使人們生活的品質(zhì)獲得提升，這將是建筑業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。面對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用存在的問(wèn)題，筆者將結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，給出對(duì)應(yīng)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)建議。

4.1 嚴(yán)格遵守建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)的原則

最大化利用資源。建筑物資源主要包括水資源、土地資源、能源及各類(lèi)建筑材料等，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員對(duì)材料選擇及材料運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)進(jìn)行綜合考慮，以此提升資源的利用率，最大程度的節(jié)約資源。

盡可能減少對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，應(yīng)秉持以人為本的設(shè)計(jì)理念，重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)，避免建筑項(xiàng)目實(shí)施與使用對(duì)周?chē)h(huán)境、土壤環(huán)境及空氣環(huán)境等方面的污染，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)融入生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)建筑與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。

4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑外部環(huán)境融合

圖1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與外部環(huán)境相融合

與外部環(huán)境結(jié)合的設(shè)計(jì)方式即對(duì)建筑物所處位置的氣候條件、環(huán)境信息等進(jìn)行分析，綜合考慮城市規(guī)劃、歷史文化、成本及節(jié)能環(huán)保等因素，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。例如，選址、規(guī)劃等各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，不同的地域環(huán)境選取不同的建筑結(jié)構(gòu)。例如，建筑朝向、形體及組合等方面。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分了解建筑所在區(qū)域的外部環(huán)境，之后依據(jù)目標(biāo)區(qū)域的水文地質(zhì)條件信息，進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，這可以改善建筑物周?chē)男夂颉＠?，在建筑物選址工作完成后，在設(shè)計(jì)方案中融入綠化及人造湖的建設(shè)（如圖2），借助于此類(lèi)人性化的設(shè)計(jì)方案，可以實(shí)現(xiàn)凈化空氣、降噪及美化環(huán)境的效果。

圖2 在設(shè)計(jì)方案中融入綠化設(shè)計(jì)

4.3 建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)

（1）門(mén)窗。門(mén)窗的節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)工作，應(yīng)重點(diǎn)考慮其氣密性及保溫效果等信息。在具體的設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員可以選擇密封性好且環(huán)保的門(mén)窗材料，可以借助泡沫塑料密封條提升門(mén)窗的密封效果。例如，在建筑門(mén)窗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中引入高性能密封技術(shù)，減少空氣滲透造成的熱量損失。再如，設(shè)計(jì)方案中選擇經(jīng)濟(jì)型雙?；蚋咝阅苤锌詹ＡР牧?，可以提升門(mén)窗的隔熱效果。同時(shí)，在門(mén)窗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員以節(jié)能環(huán)保技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)窗型結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及開(kāi)啟形式等進(jìn)行創(chuàng)新改造，例如以復(fù)合式的開(kāi)啟方式替換傳統(tǒng)的單一開(kāi)啟方式。此外，通過(guò)門(mén)窗安裝技術(shù)改進(jìn)，提升門(mén)窗的密封與隔熱性，借此促進(jìn)門(mén)窗結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)一體化節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。

（2）墻體。墻體節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)主要是做好外墻外保溫體系、夾芯復(fù)合保溫體系與自保溫體系等方面的設(shè)計(jì)工作。外保溫節(jié)能體系設(shè)計(jì)是墻體節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)理念的主要體現(xiàn)，具體設(shè)計(jì)方式就是借助基層墻體外側(cè)附加具有較好的保溫、絕熱性能的聚氨酯、聚苯板等保溫層，實(shí)現(xiàn)保溫隔熱及防潮效果。在現(xiàn)階段，外墻保溫體系節(jié)能設(shè)計(jì)常見(jiàn)的設(shè)計(jì)包含聚苯顆粒漿、聚苯板薄抹灰及聚苯板現(xiàn)澆混凝土等外墻保溫設(shè)計(jì)方式。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以運(yùn)用氣泡層、空心層、太陽(yáng)能吸收及外包層等節(jié)能設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)外墻的節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)。值得注意的是，自保溫外墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的節(jié)能效果不太理想，需要與其他結(jié)構(gòu)體系結(jié)合，如此才能實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

（3）屋面。屋面節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)側(cè)重于降低熱損耗。例如，蓄水層、植被生態(tài)化、疊合防水層等屋面結(jié)構(gòu)節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)。以蓄水層結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行分析，蓄水層屋面結(jié)構(gòu)與植被生態(tài)化的屋面結(jié)構(gòu)相比，前者更具經(jīng)濟(jì)性，在建筑物屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中引入蓄水層屋面結(jié)構(gòu)，可以有效吸收太陽(yáng)輻射，降低太陽(yáng)輻射熱量對(duì)建筑的影響，降低建筑屋面溫度，減少夏季建筑內(nèi)部用于降溫的電能消耗。與此同時(shí)，蓄水層屋面結(jié)構(gòu)可以對(duì)建筑屋面混凝土結(jié)構(gòu)的使用條件進(jìn)行改善，減少屋面混凝土結(jié)構(gòu)因高溫出現(xiàn)裂縫情況。除此之外，蓄水層屋面設(shè)計(jì)還可以與植被生態(tài)化屋面設(shè)計(jì)結(jié)合，借助水生植物實(shí)現(xiàn)更好的屋面節(jié)能環(huán)保效果。為提升設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性，蓄水層中的水可以選擇天然雨水，設(shè)置的排水孔數(shù)量應(yīng)符合需求，以此避免因蓄水層荷載過(guò)大而對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響。

4.4 合理選擇建筑材料

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，節(jié)能材料的應(yīng)用是體現(xiàn)與實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能環(huán)保的重要手段。在選擇建筑材料的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要嚴(yán)格遵守健康、高效、經(jīng)濟(jì)及節(jié)能等原則，并對(duì)目標(biāo)區(qū)域的資源及運(yùn)輸情況進(jìn)行考慮，盡可能使用當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的材料，以節(jié)省材料成本。

5 結(jié)束語(yǔ)

建筑節(jié)能是建筑行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要手段。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)及構(gòu)造等設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮目標(biāo)區(qū)域資源及水文地質(zhì)信息，實(shí)現(xiàn)各方面的權(quán)衡，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人、建筑與環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能等方面的融合。