基于绿色节能环保理念的建筑结构设计

时间：2024-04-24

白卫平鞠俊江

（上海联创设计集团股份有限公司青岛分公司，山东青岛 266071）

迅速发展的建筑行业，使得人们的居住条件得到了显著提升，然而房屋建设需要较高的能耗，会严重污染环境。要想将该现象有效避免，就必须优化设计建筑，将绿色节能环保理念融入建筑设计中，通过节能环保规划，推动资源利用率的提升，并为环境提供一定程度的保障，结构设计将是其中不可分割的一部分。

1 基于绿色节能环保理念的建筑结构设计现状

对绿色节能环保问题已经有所认识，但重视程度不足，往往重视形象忽视环保。各地形形色色的地标工程，有很多是着重强调建筑美观性、独特性，绿色节能方面并未深入考虑。另一方面，节能环保理念未有机地融入建筑结构设计中，为了“绿色”而“绿色”，甚至仅是为了完成审查而将节能环保内容随意嫁接到图纸中，使得建筑结构节约性、环保性受到严重的影响，不仅做不到绿色环保，往往还会导致更大的浪费。要真正实现绿色节能的建筑结构设计，必须要讲究一定的方法。

2 建筑结构绿色节能环保设计方法

2.1 结构选材

房屋建设活动对环境的伤害大多来自建筑材料生产，因此结构材料的选择是实现绿色节能环保理念的重点。建筑材料的生产是否采用绿色生产技术，对资源和能源的消耗，特别是对不可再生资源消耗的高低，是否应用了工业或城市废弃物，都是结构选材时需要考虑的重要因素。木材属于可再生材料，钢材、玻璃、塑料属于可再回收利用材料，应该在结构设计中优先考虑采用。我国目前用量最多的建筑材料是混凝土，水泥制品废弃物也是建筑垃圾的重要来源。粉煤灰为工业废料，再生骨料是利用再生混凝土技术处理废弃砼块生产的建筑基材，两者不仅可以广泛应用于各种混凝土类建筑材料生产，而且可以降低砂石等不可再生资源的消耗，避免大量废弃物占用宝贵的土地，让混凝土成为绿色混凝土。通过做好结构选材利用好有限的资源，推进环境和资源保护，是实现绿色节能环保建筑结构设计的第一步。

2.2 建筑形体

控制建筑物的形体合理，增强建筑物的规则性，减少不规则因素，是控制建筑结构耗材数量的关键。不仅可以有效降低地震效应，而且可以大大降低建筑物达到必要抗震能力所需要的材料数量。通过对平面长宽比的控制，使结构主轴方向的动力特性相似，从而避免抗侧力构件出现应力集中造成构件截面尺寸和配筋增加。控制建筑高宽比，高宽比增大时，为了满足结构的整体稳定和侧向位移控制要求，需要提高结构的抗侧刚度，必然引起抗侧力构件数量或截面尺寸增加，增加结构材料用量。应控制立面形状，倘若某部分结构超强，就会有相对薄弱的其他部位出现[1]，必然影响竖向结构布置的规则性和均匀性，侧向刚度在竖向上应该逐渐均匀变化，避免出现薄弱层或软弱层。要控制平面形状，尽量使平面规则、减少凹凸，避免楼板不连续情况出现，避免此类因素引起的加强措施，降低客观结构材料需求量。要控制平面长度尺寸，避免结构单元超长，减小混凝土的收缩应力和温度应力的影响，避免因此造成材料用量增加。

2.3 结构方案

结构体系应匹配建筑布置、高度和使用功能要求，具备经济合理的特性。综合考虑抗侧力构件与水平结构构件的布置，确保构件自身承载能力能够充分利用。例如楼盖的选择与布置应考虑梁板的利用率问题，即梁、板均有比较高的利用率，楼板厚度与梁的截面尺寸、间距匹配，保证梁板区格基本均匀，避免过厚的楼板或者过密的梁间距。结构荷载传递路线应简单、明确，避免不良的受力状态。这些做法均是通过提高构件强度利用率来降低材料用量，从而达到节省材料的目标。

结构方案应该充分利用所选用结构材料的优点。钢材受拉能力卓越，张弦梁、索穹顶就是充分利用钢材材料特点的典范。砼受压能力突出，因此在受压构件中可以充分发挥其特点。

基础方案根据场地地质情况综合考虑安全、工期、造价、施工及基坑支护等因素进行多方案比较确定。相邻建筑或同一建筑的不同区域基底标高相差过大时，为保证地基稳定性所采取的措施（永久性支护、基础放台处理等）往往会大幅度提高建筑造价，因此应避免相邻建筑底层标高相差过大。基础有埋置深度要求的高层建筑，设置地下室予以利用，同时有效减少地基荷载。