綠色建造技術(shù)在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用探討

張小良

（蘭州新區(qū)土地開發(fā)建設(shè)工程有限公司，蘭州 730070）

1 前言

2021 年3 月16 日，我國發(fā)布《綠色建造技術(shù)導(dǎo)則（試行）》，提出了綠色建造的總體要求以及技術(shù)措施。在我國社會經(jīng)濟的發(fā)展中，建筑業(yè)屬于支柱性產(chǎn)業(yè)，在改善民生、推動城市化發(fā)展等方面意義重大。然而，我國的建筑業(yè)在發(fā)展中存在資源能源消耗較大、污染排放量較高等現(xiàn)實問題，為此，政府部門需要加強對建筑企業(yè)的管理和監(jiān)督，推動綠色建造技術(shù)的應(yīng)用。

2 綠色建造技術(shù)概述

2.1 綠色建造技術(shù)的內(nèi)涵

綠色建造技術(shù)是指按照綠色發(fā)展的要求，通過技術(shù)創(chuàng)新、管理優(yōu)化、材料改進等綜合性手段，運用有利于節(jié)約資源、降低污染物排放、提高建筑物質(zhì)量的建造方式開展建造活動。綠色建造技術(shù)符合可持續(xù)發(fā)展理念，在綠色建造技術(shù)的應(yīng)用中，建筑企業(yè)需要綜合考慮工程質(zhì)量、施工安全、施工效率、生態(tài)環(huán)境、資源能源等要素，采取因地制宜的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和施工策略，確保建造過程綠色化、集約化、信息化、產(chǎn)業(yè)化。

2.2 綠色建造技術(shù)的應(yīng)用價值

2.2.1 有利于節(jié)約能源資源

綠色建造技術(shù)的核心特點是節(jié)約資源、保護環(huán)境、降低能耗，推動可持續(xù)發(fā)展。在實踐應(yīng)用中，綠色建造技術(shù)能夠貫徹于建筑工程建造的整個過程中，采用系統(tǒng)化的集成設(shè)計、精細(xì)化的生產(chǎn)施工，有效節(jié)約水、電、木材、土地等資源，減少建筑垃圾。在建筑物投入使用之后，綠色建筑能夠結(jié)合外界的自然環(huán)境調(diào)節(jié)室內(nèi)光照，提高保溫性能，減少空調(diào)等家用電器的使用，降低各類環(huán)境污染，節(jié)約能源。

2.2.2 有利于優(yōu)化建筑空間

綠色建造技術(shù)是一種以人為本的現(xiàn)代化建造技術(shù)，這種建造技術(shù)不但能夠節(jié)約能源資源，保護生態(tài)自然環(huán)境，還有利于優(yōu)化建筑物空間，充分考慮人與自然的和諧發(fā)展。在實踐當(dāng)中，綠色建造技術(shù)的應(yīng)用能夠結(jié)合建筑物的實際情況和用戶的需求，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、BIM技術(shù)、移動通信技術(shù)等，加強對建筑物整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，打造良好的人居環(huán)境。

2.2.3 有利于提高建造質(zhì)量

在綠色建造技術(shù)的應(yīng)用過程中，建造企業(yè)需要加強建筑設(shè)計、生產(chǎn)加工、現(xiàn)場施工等全產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)之間的合作，優(yōu)化資源配置，加強專業(yè)分工和社會合作，提高施工的專業(yè)性，從整體上提高建造質(zhì)量。此外，在材料應(yīng)用上，綠色建造材料優(yōu)先選擇高性能、耐腐蝕、抗老化的材料，這些材料能夠有效提高建筑物的建造質(zhì)量，增強建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵點

3.1 綜合考慮各部分的結(jié)構(gòu)需求

在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員必須綜合考慮各部分的結(jié)構(gòu)需求，明確土木工程結(jié)構(gòu)涉及的不同工程類型，做到具體問題具體分析，提高土木工程結(jié)構(gòu)的承載力，提升建筑物質(zhì)量。除此之外，在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員還需要考慮建設(shè)地區(qū)的自然環(huán)境、地質(zhì)條件等因素，明確地域環(huán)境的差異性，為后期的施工提供方便。例如，有些地區(qū)氣候干燥，設(shè)計人員需要注重建筑物的防火性能，還有一些地區(qū)地震發(fā)生頻率較高，在這些地區(qū)中，設(shè)計人員需要注重建筑物的抗震性能。

3.2 結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)開展結(jié)構(gòu)設(shè)計

在土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員需要認(rèn)真研讀國家在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，了解相關(guān)的規(guī)章規(guī)程，從而確保結(jié)構(gòu)設(shè)計符合國家標(biāo)準(zhǔn)。在以往的土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，部分企業(yè)和設(shè)計人員缺乏對整體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)性的論證，沒有結(jié)合國家相關(guān)條例進行設(shè)計，造成建筑結(jié)構(gòu)局部的承載力不足，引發(fā)建筑結(jié)構(gòu)破損等問題，嚴(yán)重影響公眾安全。為此，企業(yè)需要秉持安全第一的結(jié)構(gòu)設(shè)計思想，加強對建筑物承載力的檢驗，確保建筑物的施工質(zhì)量。

3.3 通過結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化建筑功能

在新的時代背景下，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮建筑的功能。為此，設(shè)計人員需要在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方面引入創(chuàng)新化的思想，學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進的理論知識，合理規(guī)劃建筑物的總體布局，注重實用性、環(huán)保性、舒適度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，優(yōu)化建筑物的功能。從本質(zhì)上來說，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心思想是滿足人們的居住需求，發(fā)揮建筑物的實際價值，為此，用戶的居住體驗非常關(guān)鍵。在現(xiàn)代化的土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員需要關(guān)注結(jié)構(gòu)的美觀性、舒適性，綜合考慮光照、通風(fēng)、保溫、環(huán)保等因素，提高用戶對建筑物的滿意度。

4 綠色建造技術(shù)在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

4.1 選擇環(huán)保材料

在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，材料的選擇非常關(guān)鍵，基于綠色建造技術(shù)，承包方必須使用綠色建筑材料，從材料方面降低能耗，減少污染。在傳統(tǒng)建造技術(shù)中，建材以木材、水泥、鋼筋、混凝土為主，這些材料是土木工程結(jié)構(gòu)的重要組成部分，然而，傳統(tǒng)材料在建造當(dāng)中產(chǎn)生的廢渣等廢棄物較多，很多涂料當(dāng)中含有大量的甲醛、鉛、鉻等，人居環(huán)境較差。綠色建造技術(shù)以改善公眾生活環(huán)境、優(yōu)化公眾生活質(zhì)量為目標(biāo)，承包方需要選用新型的環(huán)保材料，全面加強對材料的研究，評價材料的抗磨損性、抗腐蝕性、耐久耐熱性等，從材料的制造、使用、廢棄、再生整個周期出發(fā)，保證材料綠色環(huán)保。在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，承包方可以選用FRP 復(fù)合材料，F(xiàn)RP 材料能夠與鋼筋混凝土融合起來，彌補傳統(tǒng)建筑材料的不足，增強建造構(gòu)件的性能，達(dá)到取長補短的目的。在實踐中，土木工程常用的FRP 材料包括玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維、聚合物復(fù)合材料等。其中，玻璃纖維材料具有高強度、耐腐蝕、容易加工、可設(shè)計性高等優(yōu)勢，能夠代替鋼材；碳纖維復(fù)合材料具有耐高溫、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐腐蝕等特點，能夠為土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計提供特殊幫助。

4.2 采用新型模架技術(shù)

在綠色建造技術(shù)的應(yīng)用中，承包方可以使用新型模架技術(shù)，通過該技術(shù)提高土木工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少原材料的用量，有效縮短施工周期，全面提高建筑工程的施工效果。新型模架技術(shù)的安裝和拆卸簡單便捷，能夠在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中發(fā)揮重要作用。在使用新型模架技術(shù)時，設(shè)計人員需要在設(shè)計階段充分考慮剪力墻厚度、門的尺寸、梁高以及梁寬等細(xì)節(jié)問題，讓標(biāo)準(zhǔn)件循環(huán)利用。當(dāng)前，鋁合金模板技術(shù)是土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，該技術(shù)由型材、支撐系統(tǒng)、緊固系統(tǒng)、附件系統(tǒng)構(gòu)成，使用過程中需要應(yīng)用專業(yè)的機械設(shè)備進行擠壓，將鋁合金模板拼接成不同的尺寸，應(yīng)用于土木工程施工作業(yè)中。相比較于傳統(tǒng)的鋼模板、木模板，鋁合金模板能夠做到一次加工、重復(fù)利用，這種模板可以在出廠前進行預(yù)拼裝，減少后期土木工程施工中的人為失誤。另外，鋁合金模板具有良好的剛度，不易變形，可以抵抗混凝土的擠壓，確保混凝土的截面表面平整。在綠色建造技術(shù)中，新型模板技術(shù)能夠充分發(fā)揮作用，使模板得到重復(fù)使用，有效降低施工成本。

4.3 應(yīng)用預(yù)拌砂漿技術(shù)

預(yù)拌砂漿技術(shù)是一種新型的綠色建造技術(shù)，將該技術(shù)應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，能夠有效節(jié)約資源，進一步保護生態(tài)自然環(huán)境，提高建筑工程質(zhì)量。在預(yù)拌砂漿技術(shù)的應(yīng)用過程中，廠家需要結(jié)合建筑物建設(shè)的具體要求，將水泥、砂、添加劑等材料按照一定比例進行配制，然后應(yīng)用專業(yè)化的設(shè)備進行攪拌，制作出不同種類的砂漿拌合物，這些砂漿拌合物能夠廣泛應(yīng)用于各類建筑工程當(dāng)中。當(dāng)前，預(yù)拌砂漿主要分為兩類，一類是普通預(yù)拌砂漿，另一類是特種砂漿，不同種類的砂漿在使用范圍、性能以及施工方法方面存在一定差異。其中，普通砂漿包含了抹灰砂漿、地面砂漿、砌筑砂漿等，能夠應(yīng)用于承重墻、非承重墻、混凝土磚、粉煤灰磚的砌筑和抹灰中，而特種砂漿主要包括防水砂漿、裝飾砂漿、保溫砂漿等，用途多種多樣，可以應(yīng)用于室內(nèi)外的裝修當(dāng)中，滿足不同的裝修設(shè)計，建筑企業(yè)需要結(jié)合建筑物的施工要求，對預(yù)拌砂漿進行選擇。預(yù)拌砂漿是建筑業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的產(chǎn)物，這種新型的建筑材料具有健康環(huán)保、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)勢，能夠避免施工單位在現(xiàn)場攪拌砂漿，符合綠色建造理念。在原材料選用方面，預(yù)拌砂漿技術(shù)需要應(yīng)用水泥、砂、保水增稠材料、粉煤灰及其他礦物摻合料、水、外加劑等。其中，保水增稠材料及外加劑品質(zhì)要求如表1 表2 所示：

表1 保水增稠材料品質(zhì)要求

表2 專用緩凝外加劑品質(zhì)要求

預(yù)拌砂漿應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中具有較高的技術(shù)優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在抗收縮、抗裂性好、防潮性能良好、能耗低等方面，能夠有效降低土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的成本，增強節(jié)能優(yōu)勢。為此，建筑企業(yè)在應(yīng)用綠色建造技術(shù)時，可以優(yōu)先選用預(yù)拌砂漿技術(shù)，加強對預(yù)拌砂漿的現(xiàn)場檢驗，優(yōu)化預(yù)拌砂漿的存儲環(huán)境，按照相關(guān)的使用要求進行應(yīng)用，充分發(fā)揮該技術(shù)的價值。

4.4 應(yīng)用預(yù)制裝配式技術(shù)

在綠色建造技術(shù)中，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計可以應(yīng)用預(yù)制裝配技術(shù)，該技術(shù)是一種新型的建筑施工技術(shù)，能夠達(dá)到節(jié)約資源能源、保護自然環(huán)境的目的。預(yù)制裝配式技術(shù)完全顛覆了傳統(tǒng)的建筑理念，在該技術(shù)的應(yīng)用中，各類構(gòu)件能夠在工廠當(dāng)中提前預(yù)制完成，企業(yè)能夠?qū)㈩A(yù)制裝配的構(gòu)件運輸?shù)绞┕龅刂?，然后完成后續(xù)的加工、連接，使之形成高強度的建筑構(gòu)造，確保建筑工程的施工質(zhì)量。

在實踐中，預(yù)制裝配式建筑通常會選用新型的環(huán)保材料，確保建筑物的采光、通風(fēng)、隔熱、保溫等功能，全面提高建筑物的質(zhì)量，減少不可再生資源的運用。另外，預(yù)制裝配式建筑對地基承載力的要求相對較低，施工工序非常簡單，構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)性較高。針對預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)而言，工作人員在開展結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要充分考慮建筑物自身的構(gòu)造特征，融合節(jié)能環(huán)保方面的要求，按照由簡單到復(fù)雜、由低級到高級的順序，促進預(yù)制疊合構(gòu)件和非受力構(gòu)件的發(fā)展。

在實際施工當(dāng)中，土木工程的承包方需要高度重視沉降指標(biāo)，通過沉降指標(biāo)來檢測建筑物的質(zhì)量。工作人員需要在合適的點位做好埋設(shè)工作，全面觀察整個建筑物地基，確保地基的沉降處于穩(wěn)定狀態(tài)。另外，在土木結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果整個建筑物的高度超過45m，就要安裝相應(yīng)的防側(cè)擊雷設(shè)備，全面降低雷擊風(fēng)險?？偠灾?，預(yù)制裝配技術(shù)能夠提前完成各類構(gòu)件的制作，然后再將構(gòu)件運輸?shù)绞┕さ攸c進行裝配，這種施工技術(shù)能夠有效降低建筑物的施工成本，縮短施工周期，符合環(huán)保建設(shè)理念。作為建筑企業(yè)，必須不斷加強對預(yù)制裝配技術(shù)的研究，采用新技術(shù)和新工藝，發(fā)揮預(yù)制裝配技術(shù)的價值。

5 結(jié)論

近些年來，我國的生態(tài)環(huán)境問題越來越突出，公眾對生活環(huán)境和生活質(zhì)量的要求日益提高，在這種情況下，建筑行業(yè)需要積極引入綠色建造技術(shù)，降低能源資源消耗，減少污染排放，使用綠色、協(xié)調(diào)、創(chuàng)新、開放的建造方式。在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑承包方需要秉持因地制宜的建筑理念，使用高性能、高耐久的施工材料，降低原材料消耗，引入新型的模架技術(shù)、預(yù)拌砂漿技術(shù)等，實現(xiàn)綠色建造和綠色施工，解決以往建筑行業(yè)存在的高污染和高能耗問題，全面提高建筑物的質(zhì)量，滿足用戶的多元化使用需求。在今后的發(fā)展中，建筑企業(yè)需要不斷加強對新材料和新工藝的研究，在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中使用更多綠色建造技術(shù)，全面改善公眾的生活環(huán)境，推動資源的循環(huán)利用。