顧耐瑄

【摘 要】 隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)人員要意識(shí)到節(jié)能生態(tài)環(huán)保在實(shí)際生活中的重要意義，本文筆者從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)生態(tài)環(huán)保節(jié)能問(wèn)題的發(fā)展現(xiàn)狀以及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中生態(tài)環(huán)保節(jié)能理念的具體應(yīng)用等方面對(duì)節(jié)能生態(tài)環(huán)保理念在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，希望對(duì)相關(guān)從業(yè)人員具有借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】 生態(tài)環(huán)保理念；綠色建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)生態(tài)環(huán)保節(jié)能問(wèn)題的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著全球能源問(wèn)題日益受到關(guān)注，可持續(xù)發(fā)展的理念在逐漸推廣，在各行各業(yè)的建設(shè)過(guò)程中都更加注重節(jié)能生態(tài)環(huán)保的理念，尤其是建筑行業(yè)作為能耗較高的行業(yè)，其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中也在不斷地將節(jié)能生態(tài)環(huán)保的理念引入到設(shè)計(jì)中。從目前的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，中國(guó)的建筑業(yè)的發(fā)展和發(fā)達(dá)國(guó)家之間有一定的差距，國(guó)外先進(jìn)節(jié)能理念、技術(shù)和材料的應(yīng)用較中國(guó)來(lái)講都有明顯的優(yōu)勢(shì)，其向中國(guó)展示了節(jié)能技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，這也是中國(guó)建筑業(yè)今后的發(fā)展方向。但是目前來(lái)講，中國(guó)的房屋建筑業(yè)在技能設(shè)計(jì)的過(guò)程中存在著一些不足之處。

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)忽視節(jié)能生態(tài)環(huán)保問(wèn)題。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，室外的環(huán)境和自然通風(fēng)情況十分重要，但是從目前來(lái)看，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候過(guò)多地追求建筑的實(shí)用面積、結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性以及建筑結(jié)構(gòu)的美觀性，但是對(duì)于結(jié)構(gòu)的性能、品質(zhì)以及節(jié)能生態(tài)環(huán)保方面就相對(duì)忽視。

2、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中新型技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)的合作不恰當(dāng)，并且缺乏先進(jìn)的建筑節(jié)能理念和技術(shù)的支持。在當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不能夠?qū)⒓夹g(shù)很好地應(yīng)用在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，并且套用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象較為普遍，不能夠根據(jù)建筑物的實(shí)際情況制定恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

3、在結(jié)構(gòu)節(jié)能減排設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)于節(jié)能材料的選用缺乏科學(xué)性和合理性。建筑材料是房屋建筑中重要的組成部分，是整個(gè)建筑的骨骼，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中一定要注重對(duì)于節(jié)能材料的使用。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，建筑的形體變化過(guò)多是導(dǎo)致建筑物外露面積增大的主要因素，從而使得外圍護(hù)墻體消耗能量增加，因此片面地追求建筑形體的多樣化而忽視對(duì)于建材的消耗，這是和節(jié)能理念相違背的，加之對(duì)于節(jié)能材料的使用不當(dāng)，也會(huì)造成資源能源浪費(fèi)的現(xiàn)象。

二、建筑主要材料設(shè)計(jì)

建筑外墻材料保溫隔熱的能力直接影響到人的體表感覺(jué)。做好墻體隔熱能減少空調(diào)使用時(shí)間，達(dá)到節(jié)約電能目的。同時(shí)得明確采用輕質(zhì)，容量小的材料，可以減少結(jié)構(gòu)的自重?；炷敛牧?，采用強(qiáng)度等級(jí)高的混凝土材料。鋼筋材料，受力構(gòu)件鋼材采用強(qiáng)度等級(jí)高的熱軋三級(jí)鋼，fy=300N/mm2。

節(jié)約建筑能耗最重要的措施是合理改善外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，高效保溫的墻體節(jié)能效果顯著。如外圍護(hù)墻材料是利用火力發(fā)電廠排放的粉煤灰作為主要原料，采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝及裝備生產(chǎn)的新型墻體材料，這種材料可以有效地減少建筑垃圾，利于生態(tài)環(huán)保和減少資源浪費(fèi)，是一種真正的綠色建材產(chǎn)品。在已經(jīng)滿足保溫節(jié)能要求的情況下，又增加了一層30mm厚的有機(jī)硅保溫砂漿，從而減少了外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)。太陽(yáng)能是我們可利用的最清潔、最豐富的能源，在屋頂安裝太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)，可以將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，利用蓄電池組貯存太陽(yáng)能電池受光照所發(fā)出的電能，并可以隨時(shí)向用電設(shè)備供電，從而滿足樓內(nèi)的動(dòng)力和照明系統(tǒng)的用電需求。太陽(yáng)能電池發(fā)電技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，如安全可靠，無(wú)污染，不消耗常規(guī)燃料，不受地域限制，維修簡(jiǎn)便，適合在建筑物上安裝等特點(diǎn)，因此它是當(dāng)今世界上最具有發(fā)展前途的新能源利用技術(shù)。室內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)全面采用了地源熱泵技術(shù)，它利用地表淺層中蓄存的能量，室外空氣溫度波動(dòng)很大，但地表面幾米以下的地溫全年相對(duì)恒定的特點(diǎn)（地球表面溫度通常保持在15℃左右），在夏季將室內(nèi)多余的熱量不斷地排出而為大地所吸收，使建筑物室內(nèi)保持適當(dāng)?shù)臏貪穸取＿@項(xiàng)技術(shù)具有低能耗、對(duì)環(huán)境影響小、維護(hù)費(fèi)用較低以及設(shè)計(jì)靈活等突出特點(diǎn)，是一種高效、生態(tài)環(huán)保的能源利用系統(tǒng)。

三、結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

采用合理的結(jié)構(gòu)體系，結(jié)合建筑的使用功能，房地產(chǎn)發(fā)展商將銷售的房子交給客戶時(shí)，客戶自己又是打又是砸，這種做法既不經(jīng)濟(jì)，又不生態(tài)環(huán)保，給社會(huì)增加了許多地建筑垃圾。二次裝修帶來(lái)的污染和浪費(fèi)也是巨大的。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是我國(guó)目前在高層建筑領(lǐng)域里應(yīng)用較多的一種結(jié)構(gòu)形式。鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)各有所長(zhǎng)，前者具有重量輕、強(qiáng)度高、延性好、施工速度快、建筑物內(nèi)部?jī)艨崭叨却蟮葍?yōu)點(diǎn)；而后者剛度大、耗鋼量少、材料費(fèi)省、防火性能好。綜合利用這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)為高層建筑的發(fā)展開(kāi)辟了一條新途徑。統(tǒng)計(jì)分析表明，高層建筑采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼量約為鋼結(jié)構(gòu)的70%，而施工速度與全鋼結(jié)構(gòu)相當(dāng)，在綜合本工程的特點(diǎn)，考慮施工周期、結(jié)構(gòu)占用使用面積等因素后，相比其他結(jié)構(gòu)，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最為經(jīng)濟(jì)。

四、結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)優(yōu)化是在滿足國(guó)家規(guī)定的結(jié)構(gòu)安全度的前提下，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)布置、精確的計(jì)算分析，嚴(yán)格的把控配筋，達(dá)到有效降低建筑單位面積含鋼量從而節(jié)省工程造價(jià)的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在工程質(zhì)量事故的眾多原因中，設(shè)計(jì)責(zé)任多數(shù)占40.1%，居第一位。不少建筑產(chǎn)品由于缺乏優(yōu)化設(shè)計(jì)，而出現(xiàn)功能設(shè)置不合理，影響正常使用；有的設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量差，專業(yè)設(shè)計(jì)之間相互矛盾，造成施工返工、停工的現(xiàn)象，有的造成質(zhì)量缺陷和安全隱患，給國(guó)家和人民帶來(lái)?yè)p失往往是設(shè)計(jì)費(fèi)的數(shù)倍甚至數(shù)十倍。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用到建筑領(lǐng)域后，就會(huì)使這一目的體現(xiàn)得更加完整和充分，在建筑領(lǐng)域應(yīng)用和推廣結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)更有著不同尋常的意義。對(duì)設(shè)計(jì)單位、開(kāi)發(fā)商、百姓都是利好消息，它是惠及百姓的一種生態(tài)環(huán)保設(shè)計(jì)理念，具有前瞻性，會(huì)帶來(lái)多贏。

在從事工程項(xiàng)目和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，除了要考慮設(shè)計(jì)對(duì)象的基本使用功能及安全可靠性外，還應(yīng)該考慮到把它設(shè)計(jì)對(duì)象設(shè)計(jì)得盡可能完美。這就是工程和結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化問(wèn)題。用科學(xué)的語(yǔ)言來(lái)描述就是：利用確定的數(shù)學(xué)方法，在所有可能的設(shè)計(jì)方案的集合中，搜索到能夠滿足預(yù)定目標(biāo)的、最令人滿意的方案。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法從建筑理論上分析，具體體現(xiàn)在房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)兩方面。后者的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括：屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。穿插其中的，還包含選型、布置、受力分析、造價(jià)分析等項(xiàng)目，在實(shí)施過(guò)程中，還應(yīng)該按照一切從實(shí)際出發(fā)的原則，結(jié)合具體工程的實(shí)際情況，圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。建筑師在保證設(shè)計(jì)安全的前提下，應(yīng)該敢于挑戰(zhàn)新的結(jié)構(gòu)形式。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，在基本滿足建筑師設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)上，平面布置應(yīng)盡量規(guī)則，對(duì)稱，盡量縮小質(zhì)量中心和剛度中心的差異；使建筑物在水平荷載作用下不致產(chǎn)生太大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。豎向布置上，在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構(gòu)件上下貫通；能不使用轉(zhuǎn)換層的就應(yīng)避免使用，以減小結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)上的困難，另外也不經(jīng)濟(jì)，還容易造成應(yīng)力集中；豎向剛度最好不要突變，而要漸變，否則突變處在水平荷載作用下會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，這對(duì)結(jié)構(gòu)抵抗水平動(dòng)力荷載是十分不利的。

五、景觀設(shè)計(jì)方面

景觀環(huán)境設(shè)計(jì)涉及面非常廣，是一個(gè)龐大、復(fù)雜的綜合學(xué)科，融合了人類文化學(xué)、藝術(shù)、當(dāng)代科技、地域?qū)W、自然、地理、城市規(guī)劃、環(huán)境藝術(shù)、園林學(xué)、市政工程設(shè)計(jì)等眾多學(xué)科的理論，并且相互交叉滲透。景觀設(shè)計(jì)是一個(gè)古老而又嶄新的學(xué)科。景觀建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊密相連，但又相互區(qū)別。從結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)來(lái)分析，景觀的種植土可采用容重小的種植土，例如改良土（濕密度≤10.0KN/m3），在施工過(guò)程中，應(yīng)盡量避免同一結(jié)構(gòu)面上部同時(shí)存在施工堆載與景觀覆土恒載，這樣可有效地減少結(jié)構(gòu)上部荷載。從而大大降低結(jié)構(gòu)的含鋼量。從結(jié)構(gòu)平面布置分析，可以根據(jù)景觀設(shè)計(jì)提供的條件，對(duì)于下部結(jié)構(gòu)影響大的部分，結(jié)構(gòu)平面布置按景觀設(shè)計(jì)條件進(jìn)行調(diào)整，避免結(jié)構(gòu)不合理而造成浪費(fèi)或二次修改造成不必要的費(fèi)用。所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和景觀設(shè)計(jì)是一個(gè)有機(jī)的整體，它們的存在也是相輔相成的。

結(jié)語(yǔ) ：

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)水平的不斷進(jìn)步，建筑行業(yè)獲得了較快的發(fā)展空間，與此同時(shí)建筑的能耗也在逐漸地增加，這已經(jīng)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的軟肋，因此說(shuō)在今后的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中一定要注重對(duì)于節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用，積極地采用新技術(shù)，應(yīng)用新型的節(jié)能環(huán)保材料，使房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)向著綠色、節(jié)能和環(huán)保的方向發(fā)展。

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