房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中節(jié)能及環(huán)保體現(xiàn)策略探討

（黃石興泰置業(yè)有限公司，湖北 黃石 435002）

0 引言

住房條件的優(yōu)劣一直以來都是評(píng)判一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高低的重要因素。而我國更是由于人口眾多，資源分布不均，導(dǎo)致住房方面存在著一定的問題。近年來，在國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的影響下，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的節(jié)能和環(huán)保意識(shí)得到了加強(qiáng)，基于此，為了更好地貫徹國家的發(fā)展戰(zhàn)略，需要提高對(duì)節(jié)能環(huán)保意識(shí)的認(rèn)識(shí)，將其貫徹在房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，提高房屋建筑的質(zhì)量，這還需加強(qiáng)應(yīng)用策略的研究。

1 中國房屋建筑節(jié)能與環(huán)保設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

近年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化水平的不斷提高，城市人口呈現(xiàn)出急劇增多的狀態(tài)，住房需求量迅速攀升，吸引了巨量資本注入房地產(chǎn)行業(yè)，在住房的總面積上更是達(dá)到了500 億平方米。然而，由于我國人口基數(shù)龐大，人均住房面積指標(biāo)與英美等發(fā)達(dá)資本主義國家相比存在著明顯的差距。同時(shí)，國際發(fā)達(dá)國家的城鎮(zhèn)化率達(dá)到了90%以上，而我國目前城鎮(zhèn)化率僅僅完成了60%，由此可見，我國在住房需求方面的發(fā)展，還有非常大的上升空間。根據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，許多西方國家在進(jìn)行房屋建筑設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)采用一些新型的建筑材料，以求達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果，這些建筑材料大都能夠回收再利用。而在我國的房屋建筑中，很多投資人甚至設(shè)計(jì)人環(huán)保節(jié)能意識(shí)不強(qiáng)，仍然是采用以往的建筑結(jié)構(gòu)方式，即鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)方式需要消耗大量的混凝土，開山采石破壞環(huán)境、挖堤抽砂危害河道，而且由于混凝土生產(chǎn)存在高耗能、回收性差的特點(diǎn)，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響。房屋是有合理使用年限的，不具備安全使用功能時(shí)應(yīng)該拆除，在拆除過程中，由于混凝土回收再利用效果較差，導(dǎo)致大量的建筑材料浪費(fèi)，并且在拆除的過程中也會(huì)造成一定的粉塵污染和建筑垃圾的產(chǎn)生。很明顯的是，這與我國的遠(yuǎn)期發(fā)展戰(zhàn)略是不相符合的。由于我國人口基數(shù)大，土地資源有限，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的穩(wěn)步推進(jìn)，這一矛盾將進(jìn)一步凸顯出來。

在我國的建筑史中，中國式的建筑具有悠久的歷史，并且其結(jié)構(gòu)完整、外形美觀，而一直被沿用至今，而一些老一輩的傳承的建筑結(jié)構(gòu)仍然被我們現(xiàn)代人所使用。但是隨著時(shí)代的發(fā)展，這些建筑在設(shè)計(jì)過程中有一些問題難以達(dá)到現(xiàn)在的要求，所以進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改革是一種大勢(shì)所趨，也是響應(yīng)國家號(hào)召的實(shí)踐行動(dòng)。

單純鼓勵(lì)“利廢”的政策已經(jīng)不能適應(yīng)新形勢(shì)下的發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)要向“無廢”發(fā)展。所謂“無廢建筑”是指建筑設(shè)計(jì)和建造要保證建筑物最終拆除時(shí)能讓“建材綠色再生”，即標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件能夠拆卸和重復(fù)利用，非標(biāo)準(zhǔn)混凝土構(gòu)件和不能重復(fù)利用的混凝土構(gòu)件能夠高品質(zhì)回收利用。因此，他提出“建材綠色再生”理念，要求建筑材料要全面踐行綠色發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念，在建筑全生命周期中，不僅包括設(shè)計(jì)、材料生產(chǎn)、建造、運(yùn)維，還要包括拆除環(huán)節(jié)，將建材再生利用率最大化，同時(shí)要考慮拆除和再生的能耗和環(huán)境成本，不能帶來二次污染。目前綠色發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展已經(jīng)成為國家發(fā)展的戰(zhàn)略導(dǎo)向，促進(jìn)資源節(jié)約集約和循環(huán)利用，推廣綠色建筑是國家重點(diǎn)工作。2019年7月1 號(hào)實(shí)施的《國家綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》明確了“綠色建材”概念，即在全生命周期內(nèi)可減少對(duì)資源的消耗和減輕對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，具有節(jié)能、減排、安全、便利和可循環(huán)特征的建材產(chǎn)品。選材原則要符合資源節(jié)約，節(jié)能排水，質(zhì)量安全，耐久性經(jīng)濟(jì)型等多項(xiàng)政策要求，特別提出采用耐久性好的建筑材料，其中對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)，要采用高強(qiáng)高耐久性混凝土。因此在綠色建筑的理念中，不僅要有綠色設(shè)計(jì)、綠色施工、綠色建材、綠色運(yùn)維的理念，還必須有建材綠色再生的理念。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中節(jié)能環(huán)保的問題

2.1 傳統(tǒng)建筑措施的運(yùn)用不科學(xué)

在對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中節(jié)能環(huán)保存在的問題研究中發(fā)現(xiàn)：許多已經(jīng)采用節(jié)能環(huán)保措施的項(xiàng)目，由于過分的重視對(duì)綠色節(jié)能環(huán)保理念的運(yùn)用，卻忽視了傳統(tǒng)建筑措施的運(yùn)用，這種弊端在一定程度上影響了對(duì)綠色節(jié)能環(huán)保效果的運(yùn)用。在實(shí)際的施工過程中，雖然綠色節(jié)能環(huán)保相關(guān)的技術(shù)被重視，卻又不可避免的忽視了對(duì)低成本的綠色節(jié)能環(huán)保技術(shù)的運(yùn)用。這導(dǎo)致了工程造價(jià)成本的上升。由此可見：綠色節(jié)能環(huán)保并未取得應(yīng)有的效果。

2.2 綠色節(jié)能環(huán)保的意識(shí)和技術(shù)不足

綠色節(jié)能環(huán)保的意識(shí)是房屋建筑結(jié)構(gòu)綠色節(jié)能環(huán)保措施應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)，唯有相關(guān)的工作人員對(duì)此觀念有了正確的認(rèn)識(shí)和足夠的認(rèn)識(shí)，才能夠在施工過程中將此觀念有效運(yùn)用。但在研究中發(fā)現(xiàn)：許多工作人員對(duì)此觀念缺乏足夠的認(rèn)識(shí)。在建筑的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師不能夠?qū)⑹┕ぴO(shè)計(jì)和綠色環(huán)保的理念融合，就不能夠達(dá)到綠色節(jié)能環(huán)保的效果，也就在一定程度上影響著房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中節(jié)能環(huán)保效果的體現(xiàn)。

3 制約房屋節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)的主要因素

3.1 傳統(tǒng)建筑材料

首先，建筑材料是建筑的核心要素，在房屋建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，首先要嚴(yán)格把控建筑材料，根據(jù)節(jié)能環(huán)保的主要特點(diǎn)，需要盡可能采用可回收型建筑材料，我國自進(jìn)入新時(shí)代以來，在建筑行業(yè)中，應(yīng)用最為廣泛的就是混凝土材料。這種材料在應(yīng)用中面臨的最突出的問題就是回收再利用的問題，混凝土的拆除回收再利用問題，我國目前也在加大研發(fā)力度，雖說制定了相應(yīng)的引導(dǎo)性政策，但是收效甚微。很明顯混凝土材料并未能達(dá)到節(jié)能環(huán)保要求，這就與現(xiàn)代房屋節(jié)能與環(huán)保的設(shè)計(jì)理念相違背。

其次就是保溫困難的問題，這在我國的北方表現(xiàn)得尤為明顯，因?yàn)楸狈降慕ㄖ?huì)長期的暴露在寒冷的環(huán)境中，所以保暖的工作顯得很重要，而混凝土在低溫的狀況下，通過其熱傳導(dǎo)性能會(huì)散失許多熱量，這很明顯并未能夠達(dá)到北方的房屋建筑的要求，在供暖方面也會(huì)增加困難。我國為了推行節(jié)能型建筑，要求在房屋外墻設(shè)置保溫建筑材料，降低室內(nèi)外溫差導(dǎo)致的能源消耗。設(shè)置保溫層這一舉措在很大程度上增加了建筑材料的損耗，也增加了成本，也是源于混凝土的保溫性能差的原因。

再次是裂縫的問題，混凝土施工環(huán)境多為室外，如果遇到惡劣天氣，比如夏季的高溫，混凝土凝結(jié)過程中，由于水泥與水作用會(huì)產(chǎn)生放熱化學(xué)反應(yīng)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，也就是水化熱，熱量的散失過程也會(huì)蒸發(fā)掉一些水分，同時(shí)在太陽的強(qiáng)烈照射下，也會(huì)蒸發(fā)混凝土內(nèi)部的水分，從而生成很多小氣孔，在混凝土內(nèi)部高溫的影響下，混凝土表面的拉應(yīng)力會(huì)增大，從而形成裂縫。除此之外，其他的惡劣天氣像：暴雨、大風(fēng)、低溫等都會(huì)對(duì)工程建設(shè)造成一定的影響，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

3.2 高層建筑特點(diǎn)

我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，帶動(dòng)了人口結(jié)構(gòu)的變化，越來越多的人涌向了城市，然而城市的建設(shè)用地面積是有限的，所以就需要建設(shè)多個(gè)高層建筑從而滿足社會(huì)需求。 在城鄉(xiāng)中為了更好地節(jié)省用地面積，許多村民也會(huì)選擇修建高層房屋的方式，從而充分利用空間。

人口基數(shù)大，作為中國人口的最主要特征，在房屋建筑方面也得到了一定的呈現(xiàn)，因此，合理化的房屋建筑設(shè)計(jì)就顯得很重要，通過合理的設(shè)計(jì)，能夠合理有效地利用資源，增加社會(huì)產(chǎn)值。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國現(xiàn)階段的高層建筑中多以長方形或者正方形為主，為了增加房屋的采光面積，過度增大房屋開窗面積，導(dǎo)致窗墻比超標(biāo)，從物理學(xué)的角度來看，這也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部能量的流失，很明顯，這是不滿足節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)的要求的。

4 房屋建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能及環(huán)保設(shè)計(jì)的有效策略

4.1 可再生能源的設(shè)計(jì)

可再生能源的設(shè)計(jì)是環(huán)保理念的重要體現(xiàn)，在房屋設(shè)計(jì)時(shí)，首先要將這種理念貫穿到設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中去?？梢愿鶕?jù)我國不同地域城市的特點(diǎn)和當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)，設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電或者太陽能發(fā)電設(shè)備。利用自然的風(fēng)力或者太陽能進(jìn)行發(fā)電，既能夠滿足房屋的用電需求，又貫徹了環(huán)保的理念。譬如在北方的冬季，從內(nèi)蒙古吹來大量的西伯利亞冷空氣會(huì)經(jīng)過東北地區(qū)，這種強(qiáng)勁的風(fēng)力能夠轉(zhuǎn)化為電力，降低發(fā)電用煤炭消耗量。

在太陽照射條件良好的區(qū)域，采用光電轉(zhuǎn)換或光熱轉(zhuǎn)換方式充分利用太陽能，在每棟樓頂及陽臺(tái)外墻安裝太陽能電池板，利用太陽能進(jìn)行發(fā)電或供熱水，這種發(fā)電主要應(yīng)用于電梯樓道的照明等一些公共區(qū)域的用電需求，單戶有效日照面積較大的房屋，發(fā)電量較大時(shí)，可以通過雙向電能計(jì)量表與電力系統(tǒng)并網(wǎng)，采用光電轉(zhuǎn)換發(fā)電富裕的電能逆向并入電力系統(tǒng)，等于按同等用電價(jià)格獲益。風(fēng)能和太陽能的利用一方面進(jìn)行了合理的能源開發(fā)，另一方面，又貫徹了國家的發(fā)展戰(zhàn)略，減輕了社會(huì)的物業(yè)負(fù)擔(dān)。

4.2 采用環(huán)保材料

在做好前期的設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備工作后，要做好環(huán)保材料的篩選工作。根據(jù)國家發(fā)布的有關(guān)文件的要求，嚴(yán)格地進(jìn)行環(huán)保材料的篩選。例如：可以選擇工業(yè)廢渣再生材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的混凝土材料達(dá)到環(huán)保的效果。但這類混凝土強(qiáng)度不如傳統(tǒng)混凝土，可用于非承重結(jié)構(gòu)部位，如墊層、找坡層等。

4.3 保溫設(shè)計(jì)理念

在房屋建筑設(shè)計(jì)過程中，既要考慮到因?yàn)榇皦Ρ冗^大而造成的能量損失問題，又考慮到房屋建筑的通風(fēng)問題。筆者在研究過程中發(fā)現(xiàn)，北方寒冷地區(qū)許多建筑的東西側(cè)墻和南北陽臺(tái)采用了弧形和半圓形的造型，這種建筑特點(diǎn)主要是為了應(yīng)對(duì)北方冬季強(qiáng)烈的寒風(fēng)，因此這就對(duì)房屋的外墻的保溫性能提出了更高的要求。在房屋建設(shè)的過程中，要選擇保溫性能較高的材料，增強(qiáng)保溫節(jié)能效果。另外還可以采取外圈高層包圍多層建筑的坐落層次，這樣的坐落層次和以往的坐落層次是不相同的，能夠在很大程度上避免因寒風(fēng)而導(dǎo)致的溫度損耗，從而在一定程度上達(dá)到保溫的效能。建筑群采用外圈高層包圍多層建筑的坐落層次，可以適當(dāng)擴(kuò)大房屋間距，確保內(nèi)外墻房屋的日照指標(biāo)。。

4.4 節(jié)能環(huán)保設(shè)施

節(jié)能環(huán)保設(shè)施的運(yùn)用是貫徹國家可持續(xù)發(fā)展理念的重要體現(xiàn)，在房屋設(shè)計(jì)時(shí)，可以在公共區(qū)域和住房區(qū)域都安裝一定的節(jié)能設(shè)施。比如在公共區(qū)域的電梯設(shè)計(jì)中，可以采用變頻電機(jī)，減輕對(duì)電力系統(tǒng)的壓力；在樓道的燈具設(shè)計(jì)方面，要采取節(jié)能燈具，降低電力的消耗，在小區(qū)內(nèi)部的公共設(shè)施建設(shè)方面，要選擇綠色環(huán)保，無公害的建筑材料，避免因材料的過度使用而造成的能源的消耗。

5 結(jié)束語

總體來看，將節(jié)能及環(huán)保意識(shí)運(yùn)用到房屋建筑中，已經(jīng)成為了一種不可抵擋的趨勢(shì)，這不僅是在響應(yīng)我國的號(hào)召，也是響應(yīng)了國際上對(duì)房屋建筑設(shè)計(jì)的新要求。本文旨在推行房屋建筑的節(jié)能環(huán)保理念，讓更多人參與進(jìn)來，共同打造真正和諧環(huán)保溫馨的美好家園。