王衛(wèi)鋒 石建光

廈門大學建筑與土木工程學院

混凝土結(jié)構(gòu)可持續(xù)性研究
——以廈門某分撥交易中心為例

王衛(wèi)鋒 石建光

廈門大學建筑與土木工程學院

本文主要研究了在混凝土結(jié)構(gòu)全生命周期內(nèi)最大化降低對資源、能源和環(huán)境的影響。通過工程案例分析，定量計算分析了3#倉庫混凝土結(jié)構(gòu)主體的可持續(xù)性。為混凝土結(jié)構(gòu)可持續(xù)性優(yōu)化提供了量化分析思路。

混凝土結(jié)構(gòu)；可持續(xù)性；量化分析

1 引言

進入工業(yè)社會以來，我們的生活發(fā)生巨大地變化。工業(yè)發(fā)展同也給我們帶來了嚴重環(huán)境問題，比如大氣變暖，能源枯竭等。于是，可持續(xù)發(fā)展理念應運而生。可持續(xù)發(fā)展理念是從生態(tài)學的概念衍生過來的，針對資源、能源與環(huán)境的開發(fā)利用現(xiàn)狀，理解為在保證資源、環(huán)境基礎完整性的條件下，保持資源、能源和環(huán)境的正常生產(chǎn)使用性，不至于因其耗竭而影響后代正常的生產(chǎn)和生活。

據(jù)估算，建設工程中消耗30%的原材料、30-40%的能源和25%的水資源，在整個資源能源消耗中占據(jù)主導地位。建筑產(chǎn)業(yè)成為了環(huán)境污染的主要來源之一。

2011年到2015年間，建筑業(yè)總產(chǎn)值增長迅猛，持續(xù)占據(jù)主導地位。因此研究建筑產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對整個社會的良性可持續(xù)發(fā)展都具有重要作用。

2 案例分析

2.1 工程概況

3#倉庫：高層丙類倉庫，建筑占地面積1264.96㎡，總建筑面積為8921.34㎡。

結(jié)構(gòu)設計：①建筑合理使用年限為50年，結(jié)構(gòu)安全等級為二級，抗震設防類別為標準設防類。②本工程各棟樓采用混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，先行勘察場地類別為III類，框架抗震等級為三級，剪力墻抗震等級為二級，抗震構(gòu)造措施框架為二級，剪力墻為一級。

混凝土結(jié)構(gòu)主體全生命周期評價，考慮材料生產(chǎn)階段、施工階段、運營維護階段和拆除及資源再利用階段等四個階段。3#倉庫結(jié)構(gòu)主體的全生命周期評價，是為了定量分析其對資源能源、人類健康、生態(tài)系統(tǒng)等三種可持續(xù)性指標的環(huán)境影響總值。

2.2 清單分析

混凝土結(jié)構(gòu)主體的清單分析依賴于其工程量清單。3#倉庫結(jié)構(gòu)主體主要材料工程量，見表1。

表1 3#倉庫結(jié)構(gòu)主體主要材料工程量清單

2.3 環(huán)境影響量化結(jié)果分析

3#倉庫結(jié)構(gòu)主體全生命周期各階段中，原材料生產(chǎn)階段對整個結(jié)構(gòu)的可持續(xù)性影響最大，占全生命周期可持續(xù)影響的62.6%。施工階段與運營維護階段對可持續(xù)性的影響差別不大，分別占20.7%、16.7%。

2.4 備選結(jié)構(gòu)方案可持續(xù)性對比分析

在3#倉庫結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)方案確定及優(yōu)化階段，備選方案為框架支撐結(jié)構(gòu)。與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)相比，框架-支撐結(jié)構(gòu)布置更加靈活，空間劃分更加自由，更容易滿足建筑要求。本小節(jié)選取3#倉庫備選結(jié)構(gòu)方案作為評價對象進行可持續(xù)性評價。根據(jù)工程量統(tǒng)計，工程量清單如表2。

表2 3#倉庫2號方案結(jié)構(gòu)主體主要材料用量表

基于以上計算結(jié)果，可以得到3#倉庫結(jié)構(gòu)主體備選結(jié)構(gòu)方案基于生態(tài)指標法得到原材料生產(chǎn)階段的對資源、能源和環(huán)境的標準生態(tài)指數(shù)為。

3 結(jié)術(shù)語

本文基于生命周期環(huán)境影響終點破壞模型，對廈門某交易分撥中心建設項目3#倉庫結(jié)構(gòu)主體進行了案例可持續(xù)性量化分析。計算結(jié)果表明，3#倉庫結(jié)構(gòu)主體生命周期資源、能源和環(huán)境可持續(xù)性影響的標準生態(tài)指數(shù)為。全生命周期綜合對不同種類可持續(xù)類型影響中，對資源和能源影響較大，占全生命周期可持續(xù)影響總量的57.1%。在全生命周期各階段中，原材料生產(chǎn)階段對整個結(jié)構(gòu)的可持續(xù)性影響最大，占全生命周期綜合可持續(xù)影響的62.6%。

通過對3#倉庫結(jié)構(gòu)主體備選結(jié)構(gòu)方案，在原材料生產(chǎn)階段的不同種類可持續(xù)類型影響定量計算，對比發(fā)現(xiàn)框架-支撐結(jié)構(gòu)的標準生態(tài)指數(shù)比框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的降低了22.2%，更具有可持續(xù)性。這在一定程度上，為混凝土結(jié)構(gòu)可持續(xù)性優(yōu)化提供了新的思路。

[1]高敏雪主編.中國統(tǒng)計年鑒30年觀察[M].北京:中國統(tǒng)計出版社，2011.

[2]Jianguang Shi，The Demand and Requirements of Environ?ment and Resource on the High-Rise Building Structure，CTBUH 2011 World Conference,Seoul,Korea，10-12 October,2011

[3]國家數(shù)據(jù)，中華人民共和國國家統(tǒng)計局，http://data.stats.gov.cn/easyquery.htm?cn=C01