戴杭波1 劉 祎2

1浙江當代建筑設計研究院有限公司 310030；2 浙江東南建筑設計有限公司 310030

【摘 要】由于綠色運動快速發(fā)展，在一定程度上促進了居住生態(tài)危機，目前，社會已高度關注綠色建筑。第三代建筑思潮的思路不僅僅是通過種植植物綠化建筑內(nèi)部及外部的環(huán)境，而且要讓建筑尊重自然、回歸自然，降低污染，實現(xiàn)高效節(jié)能。在建筑設計方案中，其最重要的一個部分即是建筑結構設計，因此，結構設計也實現(xiàn)綠色潮流。本文主要分析和探討了基于綠色建筑的結構設計相關內(nèi)容，可供參考。

【關鍵詞】綠色建筑；結構設計；節(jié)能環(huán)保

最近幾年，人類居住的生態(tài)環(huán)境不斷下降，城市霧霆、溫室效應越來越嚴重，這些問題時刻警醒著我們快速發(fā)展的城市，對于城市未來的發(fā)展方向，需要人們更多的深思。此時，在建筑設計界，正涌動著第三代建筑思潮，即綠色建筑。綠色建筑這一概念從各種建筑材料對環(huán)境影響的綠色分類到不同綠色建筑評估指標系統(tǒng)的分析，從綠色建筑的設計風格和方法 探討到綠色建設中生態(tài)影響的計算，綠色建筑結構設計與之相比，顯得比較沉穩(wěn)，這正好與結構設計師的性格相符。在建筑發(fā)展趨勢中，必然會大力發(fā)展綠色建筑結構，以實現(xiàn)建筑的節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展，從而改善現(xiàn)在的生態(tài)環(huán)境。

一、綠色建筑結構的特點

相比于其他普通建筑，綠色建筑有著顯著的優(yōu)勢，其主要特征是健康環(huán)保、綜合系統(tǒng)、低耗節(jié)能、審美和諧。在設計綠色建筑結構時，應根據(jù)綠色建筑的特點要求，同時以建筑本身綠化為輔，使結構設計實現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能減排的目標。綠色建筑結構在滿足以上述綠色建筑基本特點后，還應在保證結構設計安全性的前提下，盡可能地提高建筑企業(yè)的經(jīng)濟性。通過分析得出綠色建筑結構以下三大優(yōu)勢。

1節(jié)能性

據(jù)統(tǒng)計，全球能量的50%用于工業(yè)、交通和其它行業(yè)，45%用于建筑物的采暖、空調(diào)和照明，5%則用于建筑物的構造?？梢?，與建筑相關的能耗約占全球全部能耗的一半。因此，建筑節(jié)能研究在綠色建筑體系營造中占有突出的地位。綠色建筑結構必須具備節(jié)能特性。

2環(huán)保性

綠色一詞表面意思就是生態(tài)環(huán)保，不對自然環(huán)境產(chǎn)生過多的污染。綠色建筑結構充分利用合理的結構類型、材料，在建筑物建成后，在較長的時期保持環(huán)保。

3經(jīng)濟可持續(xù)性

建筑如果過分追求外觀，不考慮強制使用高成本的某種結構體系帶來的經(jīng)濟問題，那么這樣的建筑勢必給社會和人民帶來過重的負擔，違背了綠色建筑的節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟適用的原則。為支持起綠色建筑的這一目標，綠色建筑結構也具備經(jīng)濟性和可持續(xù)性。

二、綠色建筑結構的設計原則

隨著建筑的快速發(fā)展和人們對綠色建筑的追求，大幅提高了對設計理念的要求，綠色建筑結構的概念也越來越明確。在各式各樣的建筑結構中，多樣化、復雜化的高層建筑結構形式越來越多，促進了綠色高層建筑結構的設計方式不斷成熟。與一般設計相比，在設計綠色建筑結構時，除了要遵循一般建筑結構的整體性、合理適中性原則外，還要尊重自然原則。

1.結構整體性原則

綠色建筑設計應以整體利益、長遠利益為主，不要限制于局部利益和暫時性利益，在最大程度上實現(xiàn)環(huán)境效益，并與自然環(huán)境有機結合起來，自身形成一個開放的體系。在綠色建筑結構設計中，應與建筑設計構成一個整體，結構充分符合建筑的整體效應。綠色結構可以使綠色建筑達到設計的各項目標。

2合理適中原則

綠色建筑結構遵循合理適中的原則，合理的結構體系，適中的經(jīng)濟成本，這些要求也是對結構具備綠色特性的表現(xiàn)。如果結構體系富余度大，勢必造成過多的建設成本，對社會形成了過多的資源浪費，無法達到節(jié)能的效果，就談不上綠色了。所以綠色結構是在保證結構安全性的情況下合理的節(jié)省資源消耗，特別是對自然依賴性較強的資源。

3.尊重自然原則

綠色建筑的顯著特點就是能夠與環(huán)境完美的相融合，使二者和諧統(tǒng)一。建筑結構設計中優(yōu)先考量自然、生態(tài)，改變過去人類是自然中心的錯誤意識，尊重自然法則，維護生態(tài)平衡，注重生態(tài)環(huán)保。建筑結構設計中每一步都應力求做到與環(huán)境和諧統(tǒng)一，因為建筑本就取之于自然，所以最終必定會回歸到自然中去，這也是第三代建筑思潮的核心。

三、綠色建筑結構設計思路

1.綠色建筑結構選型

結構選型對于綠色建筑的呼應可以發(fā)生在更高的層面上以確保建筑在與自然共生條件下的可持續(xù)建造性。事實上，與傳統(tǒng)建造體系相比，綠色設計結構體系在很大程度上降低了建筑活動對環(huán)境造成的影響，在建筑的壽命中，結構選型發(fā)揮著積極的作用，在綠色建筑中，其最重要的一個環(huán)節(jié)即是綠色建筑結構選型，正確的選型可以為綠色建筑提供“健康的骨骼”，從而有利于環(huán)保節(jié)能結構體系的建立。

2從綠色建筑的外部結構設計來講，要進行科學合理的規(guī)劃選址，對于建筑物的外部環(huán)境和體型朝向等設計要進行認真的分析研究，使得房屋建筑能夠獲得良好的外部氣候環(huán)境，實現(xiàn)綠色節(jié)能的目標。在設計時要綜合考慮施工地的地理環(huán)境和水文地質(zhì)環(huán)境，合理設計外部環(huán)境，并且規(guī)劃建筑物的體型設計。合理的結構設計需要包括建筑物體型、建筑組合以及建筑朝向等多個方面，針對不同的情況需要融合進節(jié)能環(huán)保的理念，實現(xiàn)建筑外部結構設計的最佳狀態(tài)。從建筑內(nèi)部結構設計來講，需要從不同的環(huán)節(jié)考慮。對于屋頂節(jié)能設計來講，為了達到目標可以采取坡度屋頂，加強屋面的保溫措施，并且根據(jù)實際的情況需要設計成為保溫隔熱的屋面，這些措施都是在建筑物內(nèi)部結構設計中能夠實現(xiàn)的節(jié)能措施。一般情況下較為常用的節(jié)能屋面有高效保溫材料屋面、浮石砂保溫屋面、架空型保溫屋面以及倒置型保溫屋面四種。對于平頂屋來講，主要采用的是加氣混凝土保溫，厚度一般需要增加到50—100mm。

3對于墻體節(jié)能的設計來說，由于墻體是綠色建筑外圍護結構的主體部分，因此說墻體的節(jié)能設計直接影響到建筑物的能耗問題。對于墻體節(jié)能有兩個主要的方式，即隔熱節(jié)能設計和保溫節(jié)能設計。對于隔熱設計，主要是使用隔熱材料和隔熱構造，一般隔熱材料主要有板塊類、填充類以及熱反射類，而目前使用較多且廉價環(huán)保的是空氣層隔熱法，該方法是將空氣作為隔熱材料阻擋熱量，通過減低傳熱達到隔熱的目的，其隔熱的性能良好。房屋建筑的保溫節(jié)能設計包括外保溫和內(nèi)保溫兩個方面。建筑結構的外保溫就是在外墻上做保溫材料，并加上防水層，在設置外墻裝修的構造方法，這樣能夠有效地保護墻體受到太陽輻射的影響，減小墻體應力的損害，并且能夠對于建筑結構中較為敏感的柱、梁以及墻角等起到保護的作用。外墻維護結構的內(nèi)側是重質(zhì)砌體，可以減弱室溫的波動性。

2選擇綠色結構建材

綠色建材是綠色建筑各項功能目標實現(xiàn)的基礎支撐，對綠色建材的選用很大程度上決定了建筑的綠色程度。同樣選擇綠色結構建材形成的結構設計方案更加有效產(chǎn)生綠色效果。綠色結構本身材料應為綠色建材，具有可持續(xù)發(fā)展的潛力，從而確保建筑可持續(xù)發(fā)展，同時綠色結構的構成單元具有可代替性，即當結構出現(xiàn)缺陷時，能及時方便有效地更換，因而結構的使用年限得以延長，同時維修的頻度和造價大大降低。

3重點開發(fā)鋼結構的綠色性

鋼結構擁有其他結構類型所不具備的優(yōu)秀特點，可以成為綠色結構的重要結構類型。力學性能清楚，抗震性能好，鋼材延性好，耐久性好，這使得能利用鋼材塑性變形耗能，建筑震害少、震害輕；鋼結構建筑自重較輕，減輕地基受力。節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保、減排、安裝簡單、建設工期短，運輸過程中對環(huán)境污染小，易拆除，可重復利用、材料可循環(huán)利用等優(yōu)點，符合了綠色建筑的要求。綜上所述，鋼結構具有輕、快、好、省的優(yōu)點，目前是綠色建筑最佳的結構形式，應重點開發(fā)鋼結構的綠色。

4開拓創(chuàng)新，開發(fā)新的綠色結構設計軟件

當今，科學技術突飛猛進，綠色建筑的興起，對結構計算的要求也越發(fā)復雜，結構設計理論和程序有時達不到設計要求，需要高新科技設計軟件來完成設計。由于力學模型比較復雜，難以精密計算結構構件的受力情況，或對綠色建筑結構目標的效果分析無法精確，則綠色結構得不到保證。這就需要重新開發(fā)新的設計軟件，使結構設計達到進一步完善。

四、結語

綜上所述，綠色建筑結構設計是綠色建筑的重要組成部分，是今后結構設計的必然發(fā)展趨勢。建筑結構設計者要遵守相關規(guī)范下，具有與時俱進的思想，不斷探索更新設計理念，開創(chuàng)新的技術，建立綠色建筑結構體系。綠色建筑結構是建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的又一核心，是綠色建筑的有力保障。