绿色建筑结构节能设计探索

本文结合具体实例，探讨了绿色建筑结构节能设计的理念及方法，希望能够为绿色建筑结构设计提供一点参考。

本文选取的建筑工程是位于河南省洛阳市洛龙区的一家图文信息中心，其总建筑面积达到36500m2，地上共有七层，地下设有单层地下室。为探讨绿色建筑结构节能设计方法，本文对此工程的结构节能设计方法进行分析，仅供参考。

1绿色建筑结构设计理念

所谓的绿色建筑即为建设的根本目标是充分考虑建筑活动所带来的生态利益，而并非是建筑自身能够带来的经济利益［1］。因此，在建设生态建筑的过程中，首先要综合考虑建筑选址以及设计等多个方面，然后深入分析建筑活动的风土人情以及施工环境等，之后再设计出比较典型的、富有地区特色的、可以为人们带来生态利益的绿色建筑。在对绿色建筑进行建设的过程中，要充分关注每个细节，充分体现绿色环保节能理念。例如，在建筑过程中，对小区建筑、结构以及景观等进行设计、施工的时候，要充分渗透节能环保理念，进而在充分满足人们居住需求的同时，也可以实现生态利益，改善人们赖以生存的生态环境。

2绿色建筑结构节能设计方法

2．1制定科学的节能结构方案

为了能够有效达到节能环保的目的，在开展绿色建筑结构节能设计之前，首先要制定完善的结构节能设计方案。通常状况下，如果经济条件允许，则可以尽量地以舒适度最大化为设计目标，按照远端、对称、分散、连续等基本原理，实现对竖向构件的优化设计。例如，在建筑建设中可以选择使用一些空间结构水平构件以及预应力技术等，以便能够有效地节约建筑材料，并且能够使得建筑高度大大降低;假如设计过程中存在刚度偏小以及整体周期偏长等问题，那么就需要采用增加竖向构件或调整框梁截面等方法来对设计方案进行完善，使得各种计算参数均在安全、经济、合理的区间。尽量使用一些新型技术、新型材料及高强度钢筋，这样能够大大节省混凝土及钢筋的使用量。

2．2选用高标号高强度的建筑材料

由于此工程会存在非常大的使用荷载，因此也就会带来很大的底层框架柱负荷。在此状况下，就要合理地选择框架柱混凝土强度等级，经过一系列的分析比较之后，最终选择使用C50混凝土，选用此种高标号混凝土，不仅能够在有效减小构件截面的情况下，保证框架柱的轴压比在规范规定的范围内，而且还能够节省建筑面积，减小柱混凝土的使用量。除此以外，通过对梁柱等不同构件的受力钢筋进行对比研究，最后在梁柱钢筋设计中选择使用HＲB500级高强度钢筋，经初步计算，钢筋用量能够节约大概15%。综上所述，选用高标号高强度的建筑材料是进行绿色建筑结构设计很重要的一个环节。

2．3选用绿色高性能混凝土

根据有关资料统计表明，我国每年混凝土的耗用量约为60亿m3，每年水泥的耗用量达到11－15亿吨，每生产1吨水泥，会向大气中排放约1吨的CO2，即每年我国因生产水泥而导致的CO2排放量就达到11－15亿吨，这一数值在我国温室气体排放量总数中占据4－7%的比例。而在生产混凝土时还需要使用到很多材料，包括水、沙石及各种添加剂等，这都会耗用大量的能源，产生大量的污染。为了能够达到节能环保的根本目标，就必须加强对绿色混凝土的探索与研究。在本工程中使用的是高标号的混凝土，然后在其中加入废渣以及外加剂等来替代一部分水泥，而且也可以在配制混凝土的时候，采用一些减水剂来节约一定量的水资源，这样就有效减少了对水资源的利用，更加节能。以上的种种方法都是积极应用绿色混凝土的措施。

2．4屋面绿色节能设计

实践结果表明，对建筑物进行绿色屋面设计不但可以达到保温隔热的效果，而且还可以有效地净化空气，美化环境，从而在为人们带来舒适居住环境的同时，还可以达到绿色节能的目的。在夏季，屋面有绿色植被设计的建筑物的室内温度，会比那些屋面没有绿色植被设计的建筑物室内温度低大约2－3℃。在本工程中，由于屋面的面积非常大，因此在进行建筑设计时已考虑绿色屋面设计，使用的屋面植被为一些简约、轻型的灌木以及草丛等等，然后再根据植物的品种差异制定一些图案设计，使得植物能够错落有致，达到美化屋顶的目的。在屋面隔热施工的过程中，可选择250厚挤塑聚苯乙烯板，其导热系数是0．03W/(m2．K)，之后再增加一层厚度为500mm的种植层，这样就能够将屋面的传热系数设置为约0．511W/(m2．K)。

因为种植屋面的存在，其屋面恒载、活载均比一般的上人屋面荷载有所增加，其中恒载的增加幅度还很大，这使得屋面层结构成本会增加30%左右，基础工程的成本也会增加10%左右，而绿色屋面本身所耗用的成本比普通屋面要多出约20%。对本工程而言，建筑物总成本会比普通的建筑物增加2－3%，但我们还是说服开发商采用屋面绿色节能设计，因为产生的社会效益远远高于他多付出的成本。

2．5非承重围护结构的节能设计

有的建筑物中存在的外墙以及内部隔墙等非承重墙体不能达到绿色建筑节能的要求，因此也就影响了整个建筑物节能环保目标的实现。因此，在充分保证承重结构具备较强安全性的前提下，尽可能地选用一些节能材料来确保建筑功能的实现。本工程中，对于围护结构和分隔墙体，采用的是加气混凝土砌块，然后为了能够有效地降低墙体传热系数，还在墙体上增加了一层隔热棉，这样更加节能环保，充分贯彻落实了绿色建筑设计理念。

2．6建筑细部节能设计

由于建筑物的很多部位，例如凹凸点以及节点都极易发生冷桥效应，会使得建筑物的能量消耗大大增加，更有甚者还可能会发生结露以及透露的情况。因此，在对此工程进行设计的时候，我们在如何合理布置建筑平面功能、优化节点详图设计等方面下了很大功夫，对可能出现的影响环保节能各因素进行综合分析评定，对建筑物美观性、适用性以及节能性进行综合取舍，然后才确定了最终方案，在不损失建筑物美观适用的前提下，让各部位消耗的能源减少到最低，从而实现绿色建筑设计的本意。

3结语

发展是人类社会永恒的主题，自从20世纪90年代联合国在环保大会上提出“可持续发展”战略后，这个战略越来越受到人们的关注，在社会发展中得到了广泛的宣传和应用，而在建筑领域也掀起一股“绿色建筑”热潮。随着建筑行业的飞速发展，使得建筑工程对环境带来的破坏以及能源消耗问题日益严重，这对人们的居住环境与能源保护产生了不良影响，这使得“绿色建筑”的实现越来越具有紧迫性。

所以，在建筑领域的前期工作———建筑结构设计阶段就要做好绿色节能环保工作，要尽可能地研发并选用新型节能设备以及节能材料，不仅要对建筑专业本身进行节能设计，还要对结构专业及各公用专业进行绿色设计，在充分确保建筑工程主体框架质量的同时，采取有效措施使之满足绿色节能环保的要求。目前，“绿色建筑”已成为21世纪建筑发展的主流，越来越受到人们的重视，在此，也呼吁更多的建设单位、设计单位、施工单位共同行动起来，尊重自然、保护生态，共建“绿色建筑”，共建“美好家园”!