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極端氣候區(qū)建筑結構全壽命期綠色評價體系*

2023-02-13 09:34劉巍立王瓊瓊
南方建筑 2023年1期
關鍵詞:定量壽命階段

劉巍立,王 超,王瓊瓊,陶 毅

引言

隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的提高,逐年增加的碳排放量要求建筑業(yè)盡快的實現(xiàn)從建筑業(yè)到制造業(yè)的轉變,也要求建筑自身更加“綠色”且“可持續(xù)”,進一步支撐“雙碳”目標的實現(xiàn)。據(jù)相關文獻[1,2]的統(tǒng)計,建筑業(yè)的碳排放量占據(jù)了我國碳排放總量的30%以上,因此在不影響建筑使用功能的前提下,采用適宜的技術手段降低建筑能耗,從而減少源于建筑的碳排放,使其成為綠色建筑是建筑業(yè)的必然發(fā)展趨勢。

建筑結構作為建筑骨架,支撐著建筑空間并且滿足著建筑安全性要求,其作為建筑的重要組成部分對建筑整體的碳排放量亦有顯著影響。對建筑結構的全壽命期評價目前主要針對其安全性、耐久性及適用性。為了轉換建筑業(yè)能源消耗模式,實現(xiàn)建筑業(yè)“綠色低碳”,走可持續(xù)發(fā)展道路,對建筑結構的全壽命期增加綠色性能評價可以在保證其自身壽命安全的同時,保證建筑結構綠色、低碳、宜居,最小化建筑結構對所處環(huán)境的消極影響,達到人與自然的和諧共生。

建筑結構的全壽命期可以從結構設計、施工建造、運營維護、終壽四個階段進行評價[3,4]。對建筑結構各階段的綠色性能進行評價,建立針對建筑結構全壽命期的評價體系是做到建筑綠色節(jié)能的關鍵。我國現(xiàn)行綠色建筑評價標準雖然覆蓋了設計、施工、運營、拆除等階段,但缺失了對建筑結構延壽階段的評價,隨著建筑結構技術的不斷發(fā)展,采用合適的手段對結構進行加固補強,實現(xiàn)建筑結構延壽,可以緩解消納廢棄建筑結構所導致的環(huán)境問題。

隨著國家海洋開發(fā)建設力度的不斷加強,島嶼基礎設施建設日益加快。尤其針對熱帶海島,其熱濕氣候、極端天氣及腐蝕環(huán)境使得熱帶海島建筑結構的綠色評價體系與大陸區(qū)域建筑結構有一定差別。與此相似,低溫嚴寒地區(qū)冬季寒冷干燥,在建筑結構設計時主要考慮建筑保溫性能,同時也考慮夏季通風、遮陽等問題,從而要求建筑結構具有較好的抗凍融性能、較好的主體結構保溫設計以及結構抗裂驗算等。對位于這些極端氣候區(qū)內(nèi)的建筑結構開展全壽命期綠色評價必然與一般大陸地區(qū)有所差別。

針對這些問題,本文首先以建筑結構全壽命期各階段為對象,分析了各階段所涉及的綠色評價指標的設立依據(jù)及指標屬性,在現(xiàn)有建筑結構全壽命期評價體系和綠色建筑評價體系的基礎上,提出了建筑結構全壽命期綠色評價體系。進一步面向熱帶海島和低溫嚴寒兩類極端氣候區(qū)內(nèi)的建筑結構,依據(jù)其特殊性調(diào)整并完善了相應的評價指標,進而提出了一套極端氣候區(qū)的建筑結構綠色評價指標體系。進一步參照現(xiàn)有綠色建筑評價指標賦分方法,提出了一種簡便的建筑結構全壽命期綠色評價體系指標的賦分方法。

1 建筑結構全壽命期綠色評價體系

1.1 體系架構

為了完整準確的建立一套建筑結構全壽命期綠色評價體系,首先需要確定指標等級的劃分標準及劃分方法[5]。指標等級劃分過少可能使問題分解的不夠清晰,指標等級劃分過多會影響評價方法的可操作性。本文提出一個四級的評價指標體系,依次分別為:項目、類別、條目、指標。該評價體系的“項目”即全壽命期下的建筑結構綠色性能,其對應的“類別”依據(jù)建筑結構的全壽命期各階段劃分為結構設計、施工建造、運營維護以及建筑結構終壽/延壽四個階段。以結構設計這一“類別”為例,其下轄“條目”可以分為結構選址、結構選型、建材類型、結構保溫隔熱性能以及結構隔聲等?!皸l目”進一步深化到“指標”,例如,能否就地取材既是影響其造價的關鍵,亦可作為建材類型是否綠色的“指標”之一。本文提出的建筑結構全壽命期綠色評價體系的指標等級如圖1 表示。

圖1 建筑結構全壽命期綠色評價體系指標等級

1.2 指標類型

根據(jù)指標的約束效力及評定方法,可以分為強制性審核指標和綜合評分指標;按指標的評定方式可分為定量指標和定性指標[6,7]。本文的評價指標采用上述兩種指標類型劃分,分為定量強制性審核指標、定性強制性審核指標、定性綜合評分指標、定量綜合評分指標四類。強制性指標是指必須審查且得分不得為零分的關鍵指標。

譬如建筑結構高度這一指標,它反映了結構設計是否滿足充分利用日照條件、是否滿足結構安全性要求,同時該指標可以精確測量。故結構高度指標可作為定量強制性審核指標。運營維護中社會滿意度指標,它體現(xiàn)了居民對于建筑結構運營維護的滿意度,該指標只能通過社會調(diào)研和工程經(jīng)驗來定性判斷。故社會滿意度指標可作為定性綜合評分指標。

為了方便和現(xiàn)行綠色建筑評價標準(GB/T 50378-2019)[8]進行比較,指標類型還按照該標準的分類,即按照綠色性能進行了劃分。

1.3 指標權重

指標權重反映了指標在評價體系中的相對重要程度以及影響程度。最終評價結果很大程度取決于評價體系各個指標的權重。若建筑結構存在某一部分的綠色性能極差,另一部分的綠色性能極好,但是由于缺少合理的指標權重分配,從而不能合理體現(xiàn)出建筑結構整體的綠色性能[9]。

指標權重的確定可按照數(shù)據(jù)的來源劃分為以下兩類:主觀賦權法和客觀賦權法[10]。主觀賦權法的數(shù)據(jù)來源于專家咨詢,而客觀賦權法的數(shù)據(jù)來源于數(shù)據(jù)本身。雖然主觀賦權法建立在專家的主觀判斷上,但是通過增加專家的數(shù)量、選擇合適的統(tǒng)計方法等手段可以提升這一方法的準確度?,F(xiàn)階段主觀賦權法的研究已經(jīng)較為成熟,國內(nèi)外的綠色建筑評價體系也大多都采用該方法。故本文評價體系指標權重的確定采用主觀賦權法。

2 建筑結構全壽命期綠色評價體系的構建

按照使用用途,常見建筑可分為民用建筑和非民用建筑。這兩類建筑具有不同的使用功能、規(guī)模以及建筑形式。本文以民用建筑為切入點,構建建筑結構全壽命期綠色評價體系。本文根據(jù)建筑結構全壽命4 個階段的能耗情況,選取各自適合的綠色評價條目,如圖2 所示。本節(jié)將具體介紹每個條目及其所屬指標。為了區(qū)分與更廣泛的綠色建筑評價標準,本文的指標聚焦于能夠直接與建筑結構建立聯(lián)系的指標。

圖2 建筑結構全壽命期各階段綠色評價條目

2.1 結構設計階段

2.1.1 結構選址評價指標

建筑結構選址是建筑物能否長期使用的根本也是影響周圍生態(tài)環(huán)境的重要因素。建筑結構選址與開發(fā)范圍的氣候環(huán)境有著很大的關聯(lián),同時建筑結構節(jié)能設計的主要目的就是使建筑結構在冬季能夠利用自然得熱,同時減少熱量的損失,夏季可以利用自然通風降溫。故建筑結構選址采用開發(fā)范圍、結構通風、節(jié)地與室外環(huán)境三個指標進行評價。選取開發(fā)范圍作為一個評價指標是為了考慮建筑結構對生態(tài)環(huán)境影響,確保建筑結構與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)[11]。開發(fā)范圍為定性綜合評分指標。結構通風主要是考慮場地內(nèi)的風環(huán)境是否有利于室外行走、活動舒適和建筑的自然通風,盡量使用自然環(huán)境的條件達到舒適的室內(nèi)外環(huán)境,同時還需要考慮風荷載對結構的致?lián)p致災影響,因此,采用定量綜合評分指標評價結構通風。節(jié)地與室外環(huán)境是指建筑結構設計階段通過優(yōu)化結構選址減少土地消耗和對室外環(huán)境的影響。結構選址需要綜合考慮結構抗震安全和土地節(jié)約,同時,盡量減少對環(huán)境的不可逆影響。建議采用定性綜合評分指標評價節(jié)地與室外環(huán)境。

2.1.2 結構選型評價指標

結構選型對建筑結構的能耗有著重要的影響。具體的參數(shù)有結構體系、結構朝向、窗墻比、結構高度、層間位移角、建筑物間距和體型系數(shù)。結構體系是既能按照使用的材料分為混凝土結構、鋼結構、木結構,也可按照結構體系是否屬于工業(yè)化建造劃分。按照結構體系的特點及屬性評分,將該指標作為定性強制性審核指標。朝向是建筑能否充分利用日照采光和實現(xiàn)建筑節(jié)能的關鍵因素,為了最大程度的爭取日照,建筑結構應盡量南北朝向,避免東西向開大窗,據(jù)此必然影響結構不同方向的抗側移性能。因此建筑朝向應作為定量強制性審核指標。窗墻比越大則說明建筑外圍護結構保溫薄弱部分越多,但有利于室內(nèi)外的熱交換。因此控制窗墻比是建筑節(jié)能設計的關鍵,窗墻比亦對結構剛度具有影響,是綠色建筑結構評價的重要指標。故窗墻比設置為定量強制性審核指標。結構選型必然對結構層間位移角有影響,而層間位移角是評價結構抗震性能的關鍵指標,因此層間位移角應作為定量強制性審核指標。結構高度和建筑物間距同樣影響著建筑物的日照環(huán)境及宜居體驗,可采用建筑結構最大高度、建筑間距作為定量強制性審核指標。風荷載對高層建筑結構安全性具有重要影響,風荷載體型系數(shù)則反應了結構選型階段風荷載的影響,因此將這一指標作為定量綜合評價指標。

2.1.3 建材類型評價指標

建材類型的選用可以劃分為就地取材、高性能材料、循環(huán)材料、預制構件、綠色建材等指標。

就地取材應為定量綜合評分指標,從而鼓勵選用當?shù)亟ú?,避免長途運輸導致的碳排放。高性能材料、循環(huán)材料、綠色建材主要是針對材料對環(huán)境影響方面進行評價,以這些材料的使用率作為定量綜合評分指標。預制構件的使用有利于促進建筑工業(yè)化,該指標以裝配化率作為定量綜合評分指標。

2.1.4 圍護結構熱工性能指標

太陽輻射是建筑得熱的主要來源,圍護結構也是建筑結構與外界環(huán)境進行熱交換最頻繁的部件。圍護結構的傳熱過程主要包括了圍護結構表面的吸熱、放熱和建筑結構本身的導熱三個基本過程。這些過程涉及熱傳導、對流以及輻射[12]。因此圍護結構熱工性能是評價建筑結構保溫隔熱水平的重要指標,是建筑結構節(jié)能的關鍵。圍護結構熱工性能參數(shù)的選取主要參考綠色建筑評價標準(GB/T 50378-2019)和建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范(GB/T 55015-2021)[13]。具體參數(shù)包括:圍護結構傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)、窗墻比、保溫材料層熱阻、氣密性等級、圍護結構熱惰性指標、太陽得熱系數(shù)、天窗與屋面面積比,以及建筑體形系數(shù)等體現(xiàn)。其中保溫材料層熱阻、氣密性等級以及建筑體形系數(shù)作為定量強制性審核指標,其余指標為定量綜合評價指標以確保圍護結構的熱工性能良好,在建筑結構節(jié)能的同時擁有一個舒適的室內(nèi)環(huán)境。

2.1.5 結構隔聲性能指標

良好的建筑隔聲性能營造良好的室內(nèi)環(huán)境。建筑結構隔聲性能主要依據(jù)其隔聲性能和吸聲性能進行評價,將材料的隔聲效率、吸聲效率以及材料對圍護結構的覆蓋率作為定量強制性審核指標。

2.2 施工建造階段評價指標

2.2.1 能源系統(tǒng)評價指標

施工建造階段會消耗大量的能源,主要有水資源、電力資源、燃料資源等。水資源可定為定量強制性審核指標來推進節(jié)水措施的實施。針對電力資源的消耗,應設立定量強制性審核指標鼓勵建筑結構工業(yè)化生產(chǎn),使用綠色裝配式結構。為了優(yōu)化建筑結構施工階段機械設備運行、建筑材料運輸消耗的燃油資源,應設立定量強制性審核指標來評價燃料資源用量,以鼓勵使用裝配式結構,另一方面盡量就地取材,減少長途運輸產(chǎn)生的燃油消耗。

同時鼓勵采用非傳統(tǒng)水資源或者提倡水資源循環(huán)利用,因此將非傳統(tǒng)水資源在水資源中的占比作為定量綜合評分指標來鼓勵減少對水資源的消耗和提高水資源循環(huán)利用。同樣盡可能的在施工階段提高可再生能源的利用率,例如場地照明和生活用電可以采用太陽能或風能來供給。因此將可再生能源的占比作為定量綜合評分指標。

2.2.2 施工噪音評價指標

建筑施工往往伴隨著巨大的噪音污染,為了有效減少噪音污染,因此針對施工噪音應設立定性綜合評分指標。

2.2.3 施工現(xiàn)場管理評價指標

提高施工現(xiàn)場管理水平及運營管理手段有利于優(yōu)化配置施工過程中的人力、物力、財力,以獲得更大的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益??紤]到目前綠色施工管理仍處于探索階段,將施工管理及運營管理兩個指標設置為定性綜合評分指標。

2.2.4 污染物排放評價指標

建筑結構施工階段會產(chǎn)生大量的固體廢棄物、廢氣、廢水等污染物。為了減少污染物的排放,對固體廢棄物應采用“減量化、資源化、無害化”措施。所以將固體廢棄物回收率設為定量強制性指標。針對施工過程中排放的廢氣和揚塵,可將廢氣排放量作為定量強制性審核指標。與廢氣相同,施工階段產(chǎn)生的污水,應依照其排放量設置定量強制性審核指標。

2.2.5 社會滿意度評價指標

為了全方位評價建筑結構的影響,設立社會對于建筑結構滿意度這一指標,但這一指標難以用定量的指標評價,通常采用問卷調(diào)查以及工程經(jīng)驗的方法來評價,因此該指標為定性綜合評分指標。社會面調(diào)查及咨詢對象為設計評審及施工監(jiān)理等部門。

2.3 運營維護階段評價指標

運營維護階段能源的消耗占到整個生命周期能源消耗的60%至98%,而低能耗建筑的這一比重也占到了54%至91%[14-16]。因此若能有效減少建筑結構運維階段的能耗,則將大大幅度提高建筑結構可持續(xù)性。

2.3.1 日常運行維護評價指標

建筑結構在運維階段需要進行動態(tài)管理和調(diào)整,以使其能持續(xù)滿足綠色建筑的指標要求[7]。低能耗的建筑結構日常運維通常包括環(huán)境友好型的管理體系、節(jié)約能源的操作規(guī)范、定期檢查設施設備以及信息化結構健康監(jiān)測手段等,可采用定性綜合評分指標來進行評價。

若能在建筑結構運營維護階段采用部分的清潔能源或可再生能源,則將大大降低該階段對生態(tài)環(huán)境的不利影響。能源綜合利用應采用定性綜合評分指標,以推進運營維護階段中清潔能源及可再生能源的使用,減少高排放、高污染能源的使用,促進可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)。

2.3.2 綠色建筑宣教評價指標

示范型綠色建筑對于低碳減排的宣傳及推廣有著十分積極并且很顯著的作用。在建筑結構運行維護階段,向居民普及各種節(jié)能設備以及智能化運維保障技術,能夠進一步推動節(jié)能減排,營造綠色宜居環(huán)境[12]。因此采取定性綜合評分指標鼓勵綠色教育宣教工作的展開,形成良好的綠色氛圍。

與施工建筑階段一致,運營維護階段也選用社會滿意度評價指標。該階段社會面調(diào)查及咨詢對象為業(yè)主、社會服務提供商及物業(yè)管理等部門。

2.4 終壽/延壽階段評價指標

根據(jù)建筑結構全壽命期的定義,建筑結構的第四階段為終壽或延壽階段。建筑終壽可以分為拆除或遺棄,雖然建筑拆除施工在建筑全壽命期內(nèi)所占能耗較?。▓D3)[15],但拆除后的建筑垃圾處理仍需消耗大量能源。建筑遺棄雖然不再新增能耗,但其對土地資源,周圍環(huán)境、社會影響的綜合能耗仍然保持不變。

圖3 建筑在不同階段的能耗比例

若建筑結構仍有服役需求,但其結構性能已經(jīng)嚴重退化,通過合適的加固和修復技術,延長結構壽命,使其能夠繼續(xù)服役,從而實現(xiàn)建筑能耗與建筑壽命的新協(xié)調(diào)。

雖然現(xiàn)行的GB/T 50378-2019《綠色建筑評價標準》并沒有包含該階段,但是建筑結構的終壽或延壽對降低環(huán)境污染和最大化資源循環(huán)利用有著重要影響。本文針對建筑結構終壽/延壽階段提出綠色評價指標。

2.4.1 終壽階段評價指標

建筑結構的終壽階段可以細分為拆除和遺棄。對建筑結構拆除和遺棄的結果進行評價,從能耗角度建議合適的終壽手段;并綜合上述設計、建造、運維三階段的評價結果,給出建筑結構全壽命期的評價結果。

建筑結構拆除主要從可再生資源回收利用、不可再生資源處理、場地處理、社會滿意度等方面進行考慮,設立相應評分指標。建筑遺棄主要從綠色復原和社會滿意度兩方面進行評價,設立相應評分指標。

2.4.2 延壽階段評價指標

若對建筑結構進行加固修復從而恢復或提升其性能,使其能夠繼續(xù)服役,該過程即為建筑結構的延壽階段。

建筑結構延壽階段可分為延壽設計、延壽施工兩個階段。其中延壽設計的評價指標可以從延壽目標和延壽技術兩方面進行考慮。延壽目標分為結構性能恢復或結構性能提升。結構性能恢復指標和結構性能提升指標應為定性強制性審核指標,即必須達到加固修復目的,保證結構延期服役。加固修復技術主要受加固材料的影響。加固材料的綠色性能可依據(jù)其用量采用定量綜合評分指標。延壽施工階段的評價指標和前述建筑結構施工建造階段一致。

3 極端氣候區(qū)建筑結構全壽命期綠色評價體系

前述章節(jié)主要介紹了建筑結構全壽命期綠色評價體系的構建,考慮到極端氣候區(qū)嚴苛的環(huán)境對建筑結構帶來的更多約束條件,有必要依據(jù)極端氣候區(qū)建筑結構特點對提出的評價體系進行調(diào)整和完善。本文選取的極端氣候區(qū)分為熱帶海島和低溫嚴寒兩類,以期提出的建筑結構綠色評價體系具有更廣的適用性。

3.1 熱帶海島建筑結構特點

熱帶海島由于其高溫、高濕、高鹽、雨量充沛、常風較大、極端天氣較為常見的特殊性,且海島的生態(tài)系統(tǒng)相比大陸地區(qū)更加脆弱,對其建筑的綠色評價指標與大陸區(qū)域有顯著區(qū)別[17]。同時,海島環(huán)境的高腐蝕性,對建筑結構的耐久性也提出了更高要求。本文以我國海南島為例分析綠色評價指標的特殊性。

結合海南島的地理位置和氣候條件,其建筑結構在綠色性能方面相對于大陸建筑結構存在著差異。因此需要對所提出的建筑結構綠色評價體系中部分指標進行調(diào)整和完善[18]。例如,結構通風指標、圍護結構熱工性能條目下的所有指標、就地取材指標。

3.2 熱帶海島建筑結構全壽命期綠色評價體系的特殊性

3.2.1 結構通風指標

海南島全年日照充裕、雨量充沛,氣候條件為高濕高熱,且夏季臺風頻發(fā),故綜合上述氣候條件,其建筑結構在滿足通風需求的同時,還需保證其在季風季節(jié)的安全性。因此,建議以夏季作為主要的測評時間,將建筑結構通風指標從定量綜合評分指標調(diào)整為定量強制性審核指標,以保證結構安全性。

3.2.2 圍護結構熱工性能評價指標

現(xiàn)行的GB/T 50378-2019《綠色建筑評價標準》規(guī)定海南島圍護結構的熱工性能以JGJ 75-2012《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》進行評定[19]。由于海南島全年陽光充足,全年溫度較高,因此其圍護結構的熱工性能的要求更高,以減少建筑結構室內(nèi)外熱量的交換。故將圍護結構熱工性能指標全部設為定量強制性審核指標,要求海南島建筑的圍護結構熱工性能需優(yōu)于現(xiàn)行JGJ 75-2012《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》規(guī)定。

3.2.3 就地取材評價指標

針對就地取材指標,可從兩個方面進行對比,根據(jù)評價結果及實際效果進行選擇。一是放寬就地取材的區(qū)域半徑,由于海島建筑的地域特點,建材運輸能耗在建筑全壽命期能耗的占比將增加。GB/T 50378-2019《綠色建筑評價標準》對距離施工現(xiàn)場一定距離內(nèi)生產(chǎn)的建筑材料比例設置了定量綜合評分指標,考慮到海南島的實際情況,可放寬就地取材的區(qū)域半徑,但這一辦法并未能消減實際產(chǎn)生的運輸能耗。

或者在現(xiàn)行規(guī)范的條件下,鼓勵將本地材料和新型材料組合應用,例如,將海水、海砂、珊瑚等本地原材料與新材料組合制備海水、海砂混凝土或珊瑚骨料混凝土,增加就地取材評價指標的權重。為了真正做到綠色節(jié)能,后者的即鼓勵了創(chuàng)新型綠色建材的應用,還降低了運輸能耗。

3.3 低溫嚴寒地區(qū)建筑結構特點

據(jù)GB50178-1993《建筑氣候區(qū)劃標準》劃分,寒冷地區(qū)主要包括東北三省、河北、山西、陜西部分地區(qū)及內(nèi)蒙中北部、西部區(qū)域、甘肅及新疆的大部分地區(qū)。該區(qū)低溫持續(xù)時間長,年溫差、日溫差波動大,太陽輻射較強以及降水集中稀少導致寒冷干燥,全年的主導風向呈季節(jié)性變化,極端天氣常見。這些氣候特點導致對寒冷地區(qū)建筑結構的綠色評價指標與一般建筑結構產(chǎn)生較大區(qū)別,建筑結構耐久性較大陸地區(qū)更為嚴苛。

本文以我國低溫寒冷區(qū)域的典型區(qū)域遼寧省為例分析綠色建筑結構評價指標的特殊性,對所提出的建筑結構綠色評價體系中部分指標進行調(diào)整和完善。例如,圍護結構熱工性能條目下的所有指標、預制構件指標。

3.4 低溫嚴寒地區(qū)建筑結構全壽命期綠色評價體系的特殊性

3.4.1 圍護結構熱工性能評價指標

由于該區(qū)低溫持續(xù)時間長,溫差大,太陽輻射強,為提高建筑保溫性能,減少室內(nèi)外熱量交換,因此對圍護結構的熱工性能的要求更高?,F(xiàn)行的GB/T50378-2019《綠色建筑評價標準》規(guī)定遼寧圍護結構的熱工性能應優(yōu)于GB50189-2015《公共建筑節(jié)能設計標準》,并符合JGJ26-2018《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》。故將維護結構熱工性能條目下的所有指標設為定量強制性審核指標。

3.4.2 建材類型評價指標

該地區(qū)越冬時間長,因此在建筑結構設計時需要防止凍脹破壞。同時,除冰鹽的使用亦對結構材料的耐久性有重要影響。除了結構設計需滿足相關設計規(guī)范要求,采用高性能建筑材料也是解決嚴寒地區(qū)建筑結構環(huán)境致災問題的有效手段,因此,建議將高性能材料的使用設為定量強制性審核指標。

由于該地區(qū)寒冷干燥,全年主導風向季節(jié)性變化,極端天氣常見,為提高建筑保溫性能,同時考慮夏季通風、遮陽等問題,因此要合理選擇保溫墻體結構,預制裝配式的保溫墻體結構可以較好的同時滿足綠色低能耗及結構保溫換氣需求。因此建議將預制構件設為定量強制性審核指標,這也契合我國目前正在鼓勵推行的建筑工業(yè)化。

根據(jù)本文提出的建筑結構全壽命期綠色評價體系框架,并結合熱帶海島及低溫嚴寒地區(qū)建筑結構的特點,將兩者特殊的指標疊加,建立了如表1 所示的極端氣候區(qū)建筑結構全壽命期綠色評價體系。

4 綠色建筑結構評價標準構建

在完成了上述極端氣候區(qū)綠色建筑結構評價指標體系構建的基礎上,即完成了具體評價指標的遴選與屬性定義,可以進一步的構建綠色建筑結構評價標準。

參照GB/T50378-2019《綠色建筑評價標準》的評分辦法,先給每項指標打分,之后依據(jù)屬性歸類求和,并根據(jù)百分制下的得分來評定綠色建筑的星級。但該評價標準的指標從屬不是按照建筑生命周期來劃分的,而是按照綠色建筑的屬性來劃分的,具體包括安全耐久、健康舒適、生活便利、資源節(jié)約、環(huán)境宜居五類。參照GB/T50378-2019《綠色建筑評價標準》中規(guī)定的安全耐久、健康舒適、生活便利、環(huán)境宜居四類的分值為滿分100 分,資源節(jié)約的分值為滿分200 分,控制項基礎分值400,總分為1100 分。本文將具體指標按照建筑結構生命周期進行劃分,分為結構設計階段、施工建造階段、運營維護階段、終壽階段和延壽階段等。

合理的指標權重計算方法是保證綠色建筑結構評價結論可靠的重要因素,本文提出的指標首先與GB/T50378-2019《綠色建筑評價標準》進行交叉比對,若表1 中的某項指標與《綠色建筑評價標準》中某指標完全一致,則得出該指標的滿分分值,既為表1 中賦分方法1。若表1 中的某項指標與《綠色建筑評價標準》中某指標或評價對象相似,則也直接得出該指標的滿分分值。剩余未包含的指標,采用同一條目下指標的平均分值作為該指標的滿分值。這一方法易于操作,針對新增指標采用的平均分賦分法可以保證在建筑某個壽命期內(nèi)各指標影響接近。但是各指標權重的設計需要大量的數(shù)據(jù)分析和綜合論證。因此指標體系確定后,各指標的權重賦分需要逐步完善并依據(jù)社會和技術進步動態(tài)調(diào)整。

使用該標準時,每一項指標的具體得分則根據(jù)建筑結構的實際情況打分,各項指標得分累加所得總分則為該建筑結構的綠色評價評分。從表1 中,可以得出各個階段指標的分數(shù)值如表2。在表2 中,將結構設計階段、施工建造階段、運營維護階段、終壽階段的總分值設為100 分,則可求出每階段的百分制分值。參照GB/T50378-2019《綠色建筑評價標準》,分值在60-70 為一星綠色建筑結構、70-80 為兩星綠色建筑結構、80 分以上為三星綠色建筑結構。若采用結構設計、施工建造、運營維護、延壽階段四個階段,該生命周期滿分為131分,按照等比例原則換算,分值在78-92 為一星、92-105 為兩星、105 分以上為三星。從表2 中可以看出若采用合理的延壽技術使建筑結構能夠繼續(xù)服役,可以顯著提高綠色建筑結構的安全耐久性能,并且節(jié)約資源。所以針對極端氣候區(qū)進行綠色建筑結構評價時,建議先行評估結構的延壽可行性,以最大程度的提高結構全壽命期的綠色性能。

表1 極端氣候區(qū)建筑結構全壽命期綠色評價體系

表2 綠色建筑結構壽命各階段分值

結語

本文圍繞建筑結構全壽命期,從建筑結構設計、施工建造、運營維護、建筑結構終壽/延壽等四個階段,構建了建筑結構全生命周期綠色評價指標體系,并詳細闡述了各條目下的指標設立依據(jù)和類型。其中,建筑結構拆除或遺棄對環(huán)境改善和資源循環(huán)利用的促進作用有限,但采用合適的延壽手段增加結構壽命,則可最大化降低環(huán)境污染和資源循環(huán)利用水平。本文首次針對建筑結構的延壽階段提出了相應的評價指標。

本文分析了熱帶海島和低溫嚴寒區(qū)域的建筑結構特點,明確了影響綠色建筑結構評價的因素,優(yōu)化調(diào)整了相應指標的屬性,最終提出了極端氣候區(qū)建筑結構綠色性能評價指標體系。

對照現(xiàn)有綠色建筑評價規(guī)范,按照指標評價對象一致的原則,確定各指標的滿分分值,最終構建了綠色建筑結構的評價標準。該標準將所有指標按照不同的權重進行賦分,并依據(jù)總分評定建筑結構的綠色等級。

圖、表來源

圖1、2:作者依據(jù)第2 節(jié)信息繪制。

圖3:作者基于對參考文獻[15]的信息進行整理繪制。

表1、2:作者基于第4 節(jié)信息整理。

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