王淼

現(xiàn)如今隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，廣大人民群眾的生活質(zhì)量顯著提升。在這一背景下，人們的生態(tài)環(huán)保意識逐漸增強(qiáng)，生態(tài)環(huán)境保護(hù)問題得到了廣泛重視。建筑行業(yè)因?yàn)槭褂么罅康牟牧稀⒃O(shè)備，采取多項(xiàng)施工工藝技術(shù)機(jī)械能施工，對環(huán)境的影響較大，為了推動(dòng)行業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，需要嚴(yán)格遵循生態(tài)環(huán)保理念。目前生態(tài)環(huán)保理念得到了建筑行業(yè)的廣泛應(yīng)用，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為建筑工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，更需要加強(qiáng)對生態(tài)環(huán)保理念的應(yīng)用，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)水平。

改革開放以來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市化、工業(yè)化步伐的加快，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭受破壞問題愈發(fā)嚴(yán)重，人們對生態(tài)環(huán)境問題變得愈發(fā)重視，環(huán)保意識顯著提升，現(xiàn)如今生態(tài)環(huán)保理念已經(jīng)深入人心，是各行各業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，對建筑行業(yè)來說同樣如此。對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作來說，需要積極貫徹綠色經(jīng)濟(jì)、綠色建筑理念，注重對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，在這一基礎(chǔ)上推動(dòng)行業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。基于此，本文首先闡述了生態(tài)環(huán)保理念下進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，其次以某建筑工程為實(shí)例，探討生態(tài)環(huán)保理念下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用，最后分析了生態(tài)環(huán)保理念下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

一、生態(tài)環(huán)保理念下進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性

基于生態(tài)環(huán)保理念指導(dǎo)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要指對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化和改造，不但需要達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，同時(shí)需要滿足國家相關(guān)規(guī)章制度與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，保證建筑的實(shí)用性，在設(shè)計(jì)階段最大程度減少資源的浪費(fèi)。設(shè)計(jì)人員在開展設(shè)計(jì)工作的過程中，不但需要確保建筑基本功能的正常使用，同時(shí)需要在遵循相關(guān)原則的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理規(guī)劃，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，保證工程的整體質(zhì)量和性能，最大程度地融合生態(tài)環(huán)保理念。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，通常情況下需要大量的施工材料，如鋼筋混凝土等，導(dǎo)致施工成本增加，因此設(shè)計(jì)人員需要具備生態(tài)環(huán)保理念，最大程度減少原材料的使用頻率，減少材料對周圍環(huán)境造成的影響，同時(shí)需要對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，保證設(shè)計(jì)工作的科學(xué)性與合理性，減少材料用量，規(guī)避浪費(fèi)，強(qiáng)化建筑物的使用功能和價(jià)值。因此，在生態(tài)環(huán)保理念的指導(dǎo)下開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作能夠?qū)崿F(xiàn)建筑和生態(tài)環(huán)境兩者的協(xié)調(diào)發(fā)展，滿足現(xiàn)代化建筑要求，提高建筑的節(jié)能水平，為人們營造更好的生活、生產(chǎn)環(huán)境。

二、生態(tài)環(huán)保理念下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例

1. 工程概述

本文以某工程為例，工程項(xiàng)目規(guī)劃用地面積約13284.26m2，具體情況如表1所示。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分運(yùn)用生態(tài)環(huán)保理念，積極引進(jìn)綠色節(jié)能技術(shù)，使工程項(xiàng)目能夠滿足生態(tài)環(huán)保要求，本文對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)展開分析。

表1 工程設(shè)計(jì)概況

2. 設(shè)計(jì)原則

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分運(yùn)用生態(tài)環(huán)保理念，結(jié)合工程地理環(huán)境及氣候情況等，對節(jié)能環(huán)保進(jìn)行全面分析，選擇科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，最大程度降低建筑的能源、資源消耗。在實(shí)際設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員充分認(rèn)識到建筑能源消耗與舒適度的關(guān)系，舒適度越高便意味所需要的能源越多。貫徹生態(tài)環(huán)保理念，遵循自然氣候變化規(guī)律，積極引入自然風(fēng)，加大可再生能源的開發(fā)力度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對建筑能源消耗的有效控制。

3. 設(shè)計(jì)方案

工程項(xiàng)目申報(bào)三星建筑，按照國家相關(guān)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。原有設(shè)計(jì)方案中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能比目前國家建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)提高幅度為10%。建筑各個(gè)朝向的窗墻比均低于0.70，并且外窗和玻璃幕墻的傳熱系數(shù)低于2.25W/（m2·K）。根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，單一外立面窗的窗墻比需要低于0.70，并且外墻和玻璃幕墻的綜合傳熱系數(shù)需要低于2.2W/（m2·K）。為了滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化十分必要，確保外窗和玻璃幕墻的綜合傳熱系數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。通過對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，由于玻璃幕墻的尺寸較大，提高標(biāo)準(zhǔn)需要耗費(fèi)大量資金，導(dǎo)致成本增加，通過認(rèn)真比較分析，采用雙鋼化高透中空玻璃，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。圖1為建筑的整體效果圖。

圖1 建筑整體效果圖

原有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，要求建筑外窗面積的35%能夠開啟，并且透明玻璃幕墻的開啟比例需要高于10%。初步對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化的過程中，采用明框局部開窗形式，在幕墻深化二次設(shè)計(jì)的過程中，采用隱蔽框墻聯(lián)合通風(fēng)器的設(shè)計(jì)方案，滿足建筑外觀設(shè)計(jì)要求。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的變化，采用專門的設(shè)計(jì)軟件對通風(fēng)器的自然通風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算，了解通風(fēng)器開口尺寸大小是否合理，確保幕墻周圍不設(shè)置通風(fēng)器，保證室內(nèi)空氣的對流。另外，要求廠家提供綜合傳熱系數(shù)以及傳熱計(jì)算界面，對構(gòu)造進(jìn)行優(yōu)化，采用保溫隔熱方式，強(qiáng)化通風(fēng)器的性能，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

三、生態(tài)環(huán)保理念下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

1. 提高結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)水平

為了確保建筑安全性、耐久度等要求符合標(biāo)準(zhǔn)，需要對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行全面優(yōu)化，具體設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化可以采取下述幾項(xiàng)措施：（1）設(shè)計(jì)人員需要嚴(yán)格控制建筑形體規(guī)則和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)系，確保兩者的協(xié)調(diào)性。（2）基于對建筑功能、受力等情況的分析，盡量采用材料用量較少的結(jié)構(gòu)體系。（3）如果建筑結(jié)構(gòu)具有高層或者大跨度的特點(diǎn)，需要積極采用鋼結(jié)構(gòu)體系和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，因?yàn)榻ㄖ膶訑?shù)較高，如果采用混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員需要做好豎向構(gòu)件、大跨度構(gòu)件設(shè)置水平構(gòu)件的截面優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，需要將粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁和現(xiàn)澆混凝土空心樓板等進(jìn)行比較分析，通過對比選擇最優(yōu)方案，確保滿足建筑設(shè)計(jì)要求。

2. 建筑選材設(shè)計(jì)

材料的選擇是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的關(guān)鍵，與整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性息息相關(guān)，同時(shí)關(guān)系到建筑的能耗與使用周期問題。因此，選擇建筑材料時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要從工程實(shí)際情況出發(fā)，選擇符合工程要求的材料，保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)達(dá)到節(jié)能減耗的目的。

首先，工程材料的篩選需要遵循就近選材的原則。在社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的背景下，生產(chǎn)建筑材料的企業(yè)數(shù)量不斷增加，所以選擇材料時(shí)，不能只因?yàn)閮r(jià)格因素便舍近求遠(yuǎn)，不但需要選擇性價(jià)比高的材料，同時(shí)需要認(rèn)真考慮材料成本、運(yùn)輸費(fèi)用等問題，這樣才能有效降低成本。因此設(shè)計(jì)人員需要綜合考慮各項(xiàng)因素進(jìn)行選材，有效降低損失。

其次，正式施工前，施工單位為了工作便利，多在施工場地進(jìn)行混凝土攪拌作業(yè)，雖然能夠提高施工效率，但是對周圍環(huán)境造成污染嚴(yán)重，同時(shí)還會導(dǎo)致混凝土的浪費(fèi)，引發(fā)粉塵污染等問題?，F(xiàn)場攪拌混凝土極易導(dǎo)致污水產(chǎn)生，同時(shí)難以對其有效處理，多排放至河流中，對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，與生態(tài)環(huán)保理念不符。因此需要設(shè)計(jì)科學(xué)合理的攪拌方式，例如在現(xiàn)場周圍劃定專門的攪拌區(qū)域，之后將其運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，減少對周圍環(huán)境的污染。

3. 結(jié)構(gòu)選型

開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的過程中，需要認(rèn)真考慮建筑結(jié)構(gòu)的具體要求與設(shè)計(jì)理念，不但需要確保建筑功能的正常應(yīng)用，同時(shí)需要認(rèn)真考慮氣候環(huán)境、地理?xiàng)l件、施工原材料、施工工藝技術(shù)、設(shè)備以及人員配置等情況，對建筑結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行優(yōu)化，保證各項(xiàng)資源的合理應(yīng)用，避免資源浪費(fèi)問題，最大程度減少施工階段對周圍自然生態(tài)環(huán)境造成的影響。如果為高層建筑和跨度較大的廠房，多采用鋼結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)；如果為公共建筑，多采用混凝土結(jié)構(gòu)；如果為住宅區(qū)，多采用砌體結(jié)構(gòu)或剪力墻結(jié)構(gòu)。不同建筑結(jié)構(gòu)形式的作用不同，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要做到具體問題具體分析，設(shè)計(jì)人員需要充分聯(lián)系實(shí)際情況，結(jié)合住戶的需求和喜好選擇最優(yōu)的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，完成結(jié)構(gòu)的選擇后需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在立體布置和平面設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵循規(guī)則和對稱原則，最大程度減少工程建設(shè)階段的材料浪費(fèi)，同時(shí)減少材料用量。做好層高設(shè)計(jì)和荷載設(shè)計(jì)工作，對截面尺寸進(jìn)行合理規(guī)劃，減少結(jié)構(gòu)自身重量，強(qiáng)化其抗震、抗壓性能，節(jié)約材料，提高各類工程原材料的利用率。另外需要積極推廣和應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)對周圍環(huán)境的影響較小，并且力學(xué)性能、抗震性能、耐久性較強(qiáng)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。另外鋼結(jié)構(gòu)可以回收利用，節(jié)能性強(qiáng)，符合生態(tài)環(huán)保理念要求。圖2為鋼結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 高層鋼結(jié)構(gòu)建筑示意圖

4. 建筑結(jié)構(gòu)中的景觀設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，為了貫徹生態(tài)環(huán)保理念，還需要加強(qiáng)對景觀設(shè)計(jì)的重視，使景觀和建筑有效融合，滿足人們的審美需求。因此設(shè)計(jì)人員需要全面掌握當(dāng)?shù)貧夂?、地理?xiàng)l件，使房屋建筑和周圍環(huán)境融合，同時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要從生態(tài)經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，這樣才能實(shí)現(xiàn)建筑外觀和環(huán)境的融合，提高建筑的舒適性。另外，建筑設(shè)計(jì)時(shí)可以積極引入綠色景觀，有助于改善整體環(huán)境質(zhì)量，提高土地資源的利用率，這也與生態(tài)保護(hù)理念相符。圖3為生態(tài)綠色建筑結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3 生態(tài)綠色建筑結(jié)構(gòu)示意圖

四、結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)如今隨著人們對環(huán)保問題重視度的提高，綠色建筑已成為建筑行業(yè)的主要發(fā)展趨勢，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，也需要積極貫徹生態(tài)環(huán)保理念，認(rèn)真分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的相關(guān)問題，對結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)進(jìn)行全面優(yōu)化，積極采用低碳環(huán)保的結(jié)構(gòu)形式，最大程度減少對周圍環(huán)境造成的影響，保證建筑的實(shí)用性和環(huán)保性，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。