張衛(wèi)華

（濮陽市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院，河南 濮陽 457000）

經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的背后人類面臨著巨大的生態(tài)環(huán)境問題，人口增長和環(huán)境惡化是兩個(gè)最為嚴(yán)峻的問題。氣候變暖，土地沙化，生態(tài)破壞這些問題無疑不困擾著人們，我國已經(jīng)成為資源和能源的消耗大國，其中建筑工程消耗的能源占我國能源消耗總量的30%左右，目前我國建筑總面積約430億平方米，既有建筑中95%以上是高耗能建筑，每年新建的房屋面積占世界總量的 50%，每年新增的 20 多億 平方米建筑中，仍有 80%以上的建筑是非節(jié)能建［1-3］。

1、綠色建筑體系

綠色建筑是指在建筑物的全壽命周期內(nèi)，以最少的資源，在保護(hù)環(huán)境和減少污染的原則下，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，最大限度的做到人與自然和諧共生的建筑。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要求設(shè)計(jì)人員時(shí)刻秉承綠色建筑的內(nèi)涵，從建筑物的選址、節(jié)能到對(duì)大氣環(huán)境的影響、能源的消耗以及室內(nèi)環(huán)境的設(shè)計(jì)， 綠色建筑追求從建筑設(shè)計(jì)選型，到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案到施工現(xiàn)場(chǎng)管理到建筑選材的各個(gè)階段對(duì)環(huán)境造成的危害最小，從而最大限度的保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源，創(chuàng)造安全、舒適、健康的生存環(huán)境。一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，多年來遵循著滿足試用功能的前提下，確保結(jié)構(gòu)安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。而對(duì)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)性發(fā)展缺乏系統(tǒng)的研究。

2 綠色建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

如何在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中將綠色建筑的理念運(yùn)用到實(shí)處，這是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員所關(guān)心的問題，本文從結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)年限耐久性、結(jié)構(gòu)選型、建筑材料、建筑廢物排放、建筑材料循環(huán)利用等方面加以論述。

2.1 設(shè)計(jì)使用年限

建筑物的建造不僅需要大量的原材料，人力和物力，同時(shí)施工周期也比較長，一般普通建筑物的建筑周期都在一年以上，高層和超高層建設(shè)周期甚至高達(dá) 3-5年。施工過程中施工設(shè)備和施工作業(yè)難免對(duì)周圍環(huán)境造成巨大影響。在建筑物到達(dá)使用年限后，建筑物的拆除和清理又將對(duì)環(huán)境造成二次污染并且花費(fèi)大量人力和物力。這就要求設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行功能定位和選址的時(shí)候要做到論證充分，選址科學(xué)合理。可以通過耐久性設(shè)計(jì)提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的試用年限，科學(xué)合理延長建筑物的使用壽命。這樣，通過較少的資金投入，可以大幅度提高建筑的試用年限，在環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展方面也有一定的效果。此外也可以通過結(jié)構(gòu)對(duì)試用功能的變化有良好的適應(yīng)性這一點(diǎn)來調(diào)整結(jié)構(gòu)的試用年限。例如在設(shè)計(jì)高層建筑中，將其中一部分荷載數(shù)值適當(dāng)?shù)恼{(diào)高，這樣做不僅可以改善建筑物的品質(zhì)，也可以適應(yīng)建筑物功能變化的情況，從而滿足人們對(duì)建筑物的各種不同需求。

2.2 結(jié)構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)布置

如何在滿足建筑使用功能的基礎(chǔ)上使在建建筑對(duì)環(huán)境影響不大并且資源消耗較小，是我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)選型上的目的。在確定結(jié)構(gòu)體系的過程中，我們要通過多方案的比較來選擇結(jié)構(gòu)受力性能高效的結(jié)構(gòu)體系，還應(yīng)注意結(jié)構(gòu)自身的一些特點(diǎn)，如地下結(jié)構(gòu)要注意提高空間的利用率，利用混凝土結(jié)構(gòu)的比熱容調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度等。在不影響安全性和正常使用功能的前提下，可以對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化使其簡(jiǎn)潔美觀，節(jié)能。對(duì)結(jié)構(gòu)平面和立面要盡量布置的規(guī)則，對(duì)稱，使其簡(jiǎn)潔美觀。對(duì)大空間，大柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)，適當(dāng)調(diào)整柱網(wǎng)尺寸，降低層高，達(dá)到節(jié)能的目的。對(duì)構(gòu)件的截面優(yōu)化，減少截面尺寸，提高材料利用率可以提高抗震性能及減小溫度應(yīng)力的影響。其次，基礎(chǔ)的選擇上也要體現(xiàn)綠色建筑的理念，在滿足結(jié)構(gòu)承載力和基礎(chǔ)沉降量的前體現(xiàn)，選擇施工方法簡(jiǎn)單、低能耗材料和造價(jià)低的基礎(chǔ)形式，也是發(fā)展綠色建筑、節(jié)能環(huán)保的一種方法。目前比較常用的結(jié)構(gòu)形式包括鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)及其他新型結(jié)構(gòu)樣式。①鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要在工廠加工完成，不要模板及支架等輔助設(shè)施，建筑垃圾也少，現(xiàn)場(chǎng)施工清潔衛(wèi)生，場(chǎng)容良好。在鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)場(chǎng)拼裝和焊接也會(huì)產(chǎn)生有害氣體和有毒物質(zhì)，例如在噴底漆和防火涂料時(shí)也會(huì)有揮發(fā)性物質(zhì)產(chǎn)生，因此，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況最好采用高強(qiáng)螺栓連接，一次來介紹施工現(xiàn)場(chǎng)焊接的工程量，降低施工過程對(duì)空氣和周圍環(huán)境的污染，降低能耗消耗。將綠色建筑的理念落入實(shí)處。鋼結(jié)構(gòu)的拆除比較容易，不容易產(chǎn)生污染和廢料，鋼材的回收利用也比較方便。②鋼結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)是目前使用率最高的結(jié)構(gòu)形式，因其施工簡(jiǎn)便、可模性好、保溫隔熱防火性能良好，后期維護(hù)費(fèi)用低，成為目前住宅和商業(yè)街辦公建筑的首選結(jié)構(gòu)形式。混凝土結(jié)構(gòu)在施工過程中需要消耗大量的模板及支架。目前我國建筑中還有一大部分是試用木模板姐木支架。木模板重復(fù)試用次數(shù)少，周轉(zhuǎn)慢?；厥绽寐瘦^低，資源浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重。此外鋼模板使用范圍也越來越廣泛，不過鋼模板需要投入資金較多。此外鋼筋在運(yùn)輸、切割、綁扎及安裝過程中需要耗費(fèi)大量的人力和物力，可以通過提高推廣以通過鋼筋專業(yè)化來提高鋼筋的制作和運(yùn)輸效率呢？對(duì)于施工剩余的鋼筋可以用來補(bǔ)制作鋼筋馬凳、鋼筋混凝土墊款以及模板支架等零星工程，從而提高鋼筋的使用率?；炷恋臐仓褪┕儆跐褡鳂I(yè)工程，混凝土在振搗和攪拌工程中都會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生噪聲污染和空氣污染，混凝土的運(yùn)輸還會(huì)對(duì)城市道路造成一定的影響?；炷恋暮笃陴B(yǎng)護(hù)需要大量水及人工，如果用養(yǎng)生液養(yǎng)護(hù)還會(huì)造成有毒性其他揮發(fā)。最后混凝土的拆除也會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的影響，大型混凝土建筑拆除需要采用爆破貨機(jī)械拆除，審批手續(xù)繁瑣，拆除工程量和污染都比較大，會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵和建筑垃圾，重復(fù)利用率經(jīng)濟(jì)上不劃算。③砌體結(jié)構(gòu)也是目前比較常用的一種結(jié)構(gòu)形式，前提材料在建筑結(jié)構(gòu)中起到保溫隔熱、承重及維護(hù)作用，砌體結(jié)構(gòu)因其成本低、施工方便，成為我國不少欠發(fā)達(dá)地區(qū)，特別是農(nóng)村地區(qū)房屋燭照的主要結(jié)構(gòu)形式。砌體結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于抗震性能不好，結(jié)構(gòu)自重較大，施工方法屬于濕作業(yè)，拆除后回收利用率不高。

3 結(jié)構(gòu)材料

目前高強(qiáng)度鋼筋在混凝土中試用已經(jīng)比較普遍，用高強(qiáng)度鋼筋來代替過去經(jīng)常使 335MPa 級(jí)螺紋鋼筋，可有效節(jié)約鋼材。熱軋鋼筋的優(yōu)點(diǎn)在于鋼筋延性好，均勻伸長率較大。在使用過程中，如果鋼筋屈服后，其強(qiáng)度和變形仍然可以增大而不會(huì)哦發(fā)生斷裂破壞，因此鋼筋混凝土大大改善了結(jié)構(gòu)的抗震性能，提高了建筑物的安全性。鋼筋發(fā)生破壞，使得建筑物有明顯征兆，實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)目標(biāo)。對(duì)于抗震設(shè)防烈度要求高的區(qū)域，可以選擇強(qiáng)屈比高、伸長率也高的高抗拉強(qiáng)度鋼筋。但是如果高強(qiáng)度鋼筋試用不當(dāng)，容易一起建筑物的脆性破壞，使得沒有出現(xiàn)破壞征兆而突然倒塌，給建筑物安全帶來隱患。因此，在選擇鋼筋類型和鋼筋代換時(shí)，要注意考慮結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)和抗震要求，以達(dá)到高效節(jié)能的效果。混凝土材料的選擇，要注意水泥、粉煤灰及砂和石子的選擇，水泥最好選擇誰華人低、凝結(jié)硬化快的水泥，外加劑的選擇，要注意外加劑對(duì)環(huán)境的污染，盡量避免選擇污染環(huán)境危害健康的產(chǎn)品。此外混凝土還可以原則采用預(yù)拌混凝土來減少對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)及周圍環(huán)境的污染。砌體結(jié)構(gòu)中的塊體材料，目前常用的主要包括蒸壓加氣混凝土砌塊、混凝土小型空心砌塊等。砌塊是一種新型墻體材料，種類很多，如蒸壓加氣混凝土砌塊等，它的隔熱性明顯會(huì)比普通的燒結(jié)粘土磚以及普通的加氣混凝土好得多，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的溫度自調(diào)節(jié)。與燒結(jié)粘土磚相比，砌塊作為承重墻能體降低自重，提高建筑物的抗震能力。

4 結(jié)論：

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行盡量遵循在保證結(jié)構(gòu)的耐久性年限，適當(dāng)增大活荷載，適應(yīng)使用功能的變化，合理延長建筑的使用壽命，此外 選擇有效的結(jié)構(gòu)形式，在滿足建筑使用功能!結(jié)構(gòu)安全的條件下，做到造價(jià)最低。最后優(yōu)先采用高強(qiáng)材料，合理運(yùn)用隔震-減震等措施。通過上述方法將綠色建筑的理念應(yīng)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作實(shí)踐中。

［1］孫海勝.我國建筑能耗的現(xiàn)狀及解決對(duì)策研究[J].建筑技術(shù)，2009(9):153.

［2］清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告 2008[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008: 1-3.

［3］婁霓，張?zhí)m英，任民.綠色建筑結(jié)構(gòu)體系評(píng)價(jià)與選型技術(shù)［M］ 北京: 中國建筑工業(yè)出版社，2011: 3.