天津华汇工程建筑设计有限公司
【摘 要】长期以来建筑结构设计理念都是围绕“安全、经济、适用”的原则进行的。而绿色建筑则是从保护环境和节约资源的角度出发，力求为人们提供健康、适用和高效的使用空间、与自然和谐共生的建筑。因此在进行建筑结构设计时，应增加绿色理念，即围绕“安全、经济、适用、绿色”的原则开展设计工作。不但要遵守常规结构标准，还需要依据绿色建筑的相关标准、技术手段，进行综合的结构设计，以实现绿色建筑。本文首先概述了结构设计与绿色建筑，对结构设计在绿色建筑中的作用进行了论述分析。
【关键词】结构设计；绿色建筑；作用；选材；节材
1结构设计与绿色建筑的概述
1.1结构设计的三个阶段。第一阶段，在二十世纪九十年代之前，结构设计工作的重点是以“安全”为主，即在满足建筑方案的基础上，尽量选用安全的方案。第二阶段，在二十世纪九十年代后至二十一世纪初，随着计算机的广泛应用，结构设计难度大为降低，设计重点便放转到“安全、经济”上，即用最少的材料，在满足安全的前提下实现建筑方案。第三阶段，从二十一世纪初到现在，逐步建立了“安全、经济、适用、绿色”的原则，即在常规结构设计的基础上，增加了一个绿色设计着眼点，从而使建筑与自然融为一体，节约资源，保护环境。
1.2绿色建筑的概述。城镇化建设的快速推进，促进了建筑业的高速发展，同时能源的利用也越来越多，对环境的污染也日趋严重。依据我国国情出发政府提出了节能减排的总体要求，对于建筑这个高耗能的行业更是值得关注，为此从保护环境，节约能源，维持人与自然和谐发展的角度出发，提出发展“节能型住宅和公共建筑”的要求，即大力发展绿色建筑，其设计方案中应从节地、节能、节水、节材与保护环境等几个重点内容出发，目的在于保证建筑的可持续发展，倡导具有当代中国特色的、可持续发展的绿色建筑理念。涉及到：建筑体形、建筑物的朝向、建筑物的平面布置、外墙、建筑物的门窗和屋面等每一个建筑结构设计方案。
2结构设计在绿色建筑中的作用
2.1科学的结构设计在绿色建筑中具有合理选材的作用。选材是建筑全寿命有效节材的重要手段，是实现绿色建筑的前提和基础。科学的结构设计，不但能避免采用能耗高、污染大的结构材料，还能充分利用旧结构材料，做到结构材料的循环使用，从而最大限度的节省材料。结构设计中绿色建筑选材的措施有以下几点：（1）使用以废弃物为原料生产的结构材料。使用废弃物代替原料生产结构材料，不但可以节省稀缺的结构原料，还可以变废为宝，从而有效的节约资源。结构常用的废弃物主要为工业废弃物，如粉煤灰、矿渣、煤矸石等，还有沿海地区的海泥等。这些材料可用于混凝土、水泥及砌块内，以替代部分骨料。如掺入粉煤灰的混凝土，不但节省水泥的用量，还改善了混凝土的热收缩性。（2）选用当地或附近地区生产的结构材料。选用当地或附近地区生产的结构材料，可以降低材料在运输过程中的能耗，减少对环境的污染。在建筑工程中，常用的结构材料主要有混凝土、钢筋、钢材、砌块和木材等，这些材料的生产厂家已经遍布全国各地，甚至个别地区还出现了产能过剩。因此，就近选用结构材料是可行的，一般建议在500km以内进行采购。此外，还需注意主要结构材料的组成材料应就近选用问题。如混凝土主要由粗骨料砂石和细骨料水泥组成，部分地区因本地区砂子的处理难度大，便到外省市进行远距离运输砂子，导致大量的运输能耗。同时石料和水泥的选用也应做到就近采用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（3）选用预拌结构材料。预拌的结构材料主要有预拌混凝土和预拌砂浆。预拌混凝土是指水泥、集料、水以及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按一定比例，在搅拌站经计量、拌制后出售，并采用运输车在规定的时间内运至使用地点的混凝土拌合物。也就是俗称的商品混凝土。预拌砂浆是指由专业厂家生产的，用于一般工业与民用建筑工程的砂浆，包括干拌砂浆和湿拌砂浆。
2.2科学的结构设计在绿色建筑中具有的节材作用。节材是指在满足结构相关规范的前提下，通过优化结构设计及提高材料利用效率等手段，合理的降低材料用量。恰当的节材手段，不仅能减少材料的需求，还能减少材料在生产、施工和维护方面的能耗。结构设计中绿色建筑节材的措施有以下几方面：（1）采用建筑形体规则性好的结构方案。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），建筑形体的规则性分为：规则、不规则、特别不规则、严重不规则，严重不规则的建筑不应采用。建筑方案一般由建筑师确定，结构工程师在满足建筑方案的要求下进行相应的结构设计。当建筑形体为特别不规则时，结构工程师便根据抗震设防情况，进行抗震性能化设计，若为高层建筑，还将进行超限高层建筑结构抗震审查。为实现相同的抗震设防目标，形体不规则的建筑，要比形体规则的建筑耗费更多的结构材料。不规则程度越高，对结构材料的消耗量越多，性能要求越高，不利于节材。因此，绿色建筑应优先选优规则的结构方案，其次为不规则的结构方案，以便更好的节省结构材料。（2）采用工业化生产的结构构件。预制结构构件主要有预制梁、预制柱、预制墙板、预制阳台板、预制楼梯等。在保证安全的前提下，使用工厂化方式生产的预制构件，首先可以有效降低混凝土、钢材、木材、砌块等建筑材料的损耗，同时也可以节省用水量。例如：工业化生产时，制作混凝土构件所用的钢模具、钢模板的循环使用次数远高于现场制作模具的木模板；混凝土构件的养护用水也可循环使用，从而减少用水量。其次，装配施工相较传统的施工方式，大幅减少了建筑噪音的干扰，建筑垃圾的产生，建筑污水、有害气体和粉尘的排放等。再次，装配式建筑以预制构件为基本单元，在拆除或更换时只需按构件进行，减弱了相连构件间的影响，因此更加灵活；拆除替换后的构件损伤相对较小，仍可再次利用，即使在构件受损较大而不能使用时，也可通过集中处理得以循环利用。（3）合理采用高强度结构材料。结构设计中的主体材料以钢筋、混凝土和钢材为主。采用高强度结构材料，是结构节材常用的手段，也是广泛接受且行之有效的手段。合理采用高强度结构材料，可减小构件的截面尺寸及材料用量，同时也可减轻结构自重，减小地震作用及地基基础的材料消耗。相比于HRB335钢筋，以HRB400为代表的高强钢筋具有强度高、韧性好和焊接性能优良等特点，应用于建筑结构中具有明显的技术经济性能优势。据测算，用HRB400钢筋代替HRB335钢筋，可节省10%～14%的钢材。对于混凝土结构的竖向构件，其强度等级越高，相应的截面尺寸就会越小，也就减少了混凝土的用量，节约了材料。钢结构的构件，当由强度决定时，其材料强度越高，钢材用量越少；当由刚度决定时，则合理选择强度等级。
3结束语
随着城镇化建设的快速推进，促进了建筑业的发展，同时使得能源、土地、水、原材料等资源严重短缺，并且实际利用效率较低，要走可持续发展道路，使建筑尽可能少的消耗不可再生资源，发展节能与环保的绿色建筑，必须充分发挥结构设计在绿色建筑中的作用，从而与其他专业相互配合，做出更便于使用且更环保节能的绿色建筑。尤其是伴随着BIM技术的发展，在未来的绿色建筑设计中结构设计将会发挥更大的作用。
参考文献：
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[2]戴旻等. 低成本增量绿色建筑的结构设计措施探索[J]. 建筑技术，2013（12）
[3]黄燕松等. 绿色建筑结构设计探析——围绕结构选型、结构设计、绿色建材分析[J]. 科技与企业，2014（04）
论文作者:肖微
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第17期
论文发表时间:2016/8/18
标签：建筑论文; 结构论文; 材料论文; 结构设计论文; 混凝土论文; 构件论文; 不规则论文; 《低碳地产》2015年第17期论文;