摘要：通过对新版绿色建筑评价标准中结构设计的内容分析,阐述结构优化设计在绿色建筑中的作用(节省建设资金,节约资源,保护环境);绿色建筑中结构优化设计方法,包括对地基基础、结构体系、结构构件的优化设计。
关键词：绿色建筑；结构优化；结构体系
1 绿色建筑结构优化设计存在问题
相比于国外情况，对于结构优化设计理念而言，我国在实际应用方面与理论相比存在很大差距，在工程实践方面仍然不是十分普遍，缺乏实践检验。下面就各个方面所存在问题进行简单分析。
1.1基础结构优化设计中所存在问题
第一，对于建筑结构设计中所存在的地基基础沉降不均问题，其上部结构刚度较大虽然能够在一定程度上使建筑物不均匀沉降减少，使筏板受力状态得到改善，但是从当前情况而言，在对上部结构进行设计过程中，对于所存在次应力在上部结构中所产生影响，仍然无法进行完善解决。比如，在对桩基础进行设计过程中，若布桩过程中依据竖向荷载作用，对于在弯矩作用之下承台底部边桩所需反力验算便无法考虑到。第二，未充分利用地下空间。在对地基基础进行设计过程中，未能够与岩土工程地质实际情况，地下室及人防设置以及地基基础选型等方面因素进行完全结合，从而导致地下空间未得到充分利用。第三，在优选地基基础方案时，未能够全面考虑沉降缝设置以及地下空间利用与埋深等多个因素。第四，在地基基础优化设计方面缺乏相关论证报告。在大部分工程中，均未能够依据实际场地情况进行适当设计，并且对于项目中可选择各种地基基础方案未能够进行比较选择以及定性论证。
1.2结构体系优化设计方面问题
第一，在混凝土结构中有水泥及砂石大量浪费现象存在，同时在建筑布局方面受到一定限制，工业化水平比较低，这些都是其所存在缺点。混凝土所具备的抗拉强度比较低，有些结构中选择钢筋混凝土楼板，很容易有裂缝现象出现，另外混凝土结构与钢结构与木结构相比较而言，其自重比较大，在室外进行施工时会受到季节以及气候影响，新混凝土与旧混凝土之间连接比较困难，从而在补强修复方面增加困难。第二，对于砌体结构体系而言，有些农村建筑将楼板随意增厚，对圈梁以及构造柱大量设置，在混凝土中不计成本放入钢筋，另外在砌筑房屋过程中混合使用多种材料，导致房屋刚度在竖向及横向分布上存在严重不均匀情况，缺乏均衡建筑质量分布，从而导致建筑抗震隐患增加。另外，在使用材料方面缺乏连续性，所造成结果就是无法保证建筑整体性。在配筋混凝土砌块砌体剪力墙中过多配置水平方向钢筋，并不能使墙体抗剪能力得到明显提高，导致材料不必要浪费。第三，我国自主所研发轻钢结构设计软件与国外一些软件相比较而言存在一定差距，国外软件为一体化软件，集合结构分析、结构优化以及工程职能等功能。另外，在底层住宅中，还无完整结构体系形成，主要包括成套扣配件、结构形式固定以及与其相配材料。
1.3结构构件优化设计中问题
第一，在建筑结构设计过程中，由于存在各个构件不合理设计造成其缺乏较高抗力，主要包括钢筋及混凝土强度，混凝土保护层厚度，构件高度以及宽度，箍筋间距等方面，从而对建筑抗震性能以及其抗震合理性产生影响。第二，在建筑结构设计中大量使用一些装饰性构件，将其当作构成要素，而这些构件通常不具备导光、导风、遮阳以及载物与辅助绿化等方面作用，在施工过程中，对于工业化生产预制构件较少使用，导致相关工程造价比较高。第三，就节材优化方面对结构构件进行论证时，并且综合考虑建筑功能、荷载大小以及柱网跨度等方面因素，从而对结构整体优化效果产生影响。
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2建筑设计中实施绿色建筑设计的优化路径
2.1积极改善门窗系统
建筑门窗及玻璃幕墙作为耗能较大的环节，致使建筑施工中浪费大量资源，为此，应当合理改善门窗系统，具体可通过以下方式予以改善：1）选用新型门窗材料。随着技术的进步，新型门窗材料逐渐增多，产品优点充分满足现代设计及使用理念，特别是新型高性能玻璃以其防辐射性能好和良好的保温效果得到广泛应用。2）应用新结构形式。在新型材料和技术的支持下，建筑门窗系统的安装结构随之发生变化，门窗的热工性能和气密性得以显著提升，在其功能方面可充分发挥其防护功能。
2.2注重施工过程中的降污染设计
由于建筑工程的需要，难免会在施工过程中产生施工污染。因此，在公共建筑施工设计过程中，应当从以下几方面进行合理设计：1）预先考虑可能出现的污染。在公共建筑设计环节，需事先考虑可能出现的污染，如废弃物污染、灰尘及噪声污染等等，最大程度上避免建筑污染对周边环境的影响。2）合理控制施工时间。应当对施工时间进行合理控制，尽可能减少扰民概率，降低施工过程中的污染状况。
2.3合理设计采光和通风
风能、光能属于自然因素，作为当今最受欢迎的新型能源，因此，在绿色建筑设计时需注重对自然因素的使用，采光及通风设计与公共建筑正常使用的关系密切，为了实现公共建筑设计朝向绿色建筑方向发展，需认真落实建筑内部的采光及通风工作。1）充分利用自然光源。太阳光作为可再生能源，因此，可充分利用太阳光是一种高效节能方式，不仅能够有效节约能源，还可以实现杀菌目的，对室内空气质量有明显提升。2）充分利用自然环境通风。良好自然通风有助于室内空气的净化，同时对于改善室内热环境有着促进作用，明显提升居住舒适度。总之，在进行室内设计时需将采光设计与通风设计有效结合在一起，绿色建筑设计理念的具体体现之一便是加大自然通风及自然采光的使用，充分利用自然因素，实现室内环境得到最合理的优化。
2.4科学使用土地资源
公共建筑设计中，提高土地资源的利用率作为绿色建筑设计的重要工作，这需要设计人员在公共建筑设计时需不断优化设计方案，将集约利用土地贯穿于整体规划始终。同时，对土地资源的使用进行有效控制，避免土地浪费，此外，着力提升周边交通系统，注重公共建筑功能与周围建筑的协调统一，这也是实现绿色环保设计理念的有效途径。
3发展趋势
3.1 绿色建筑寿命优化与阶段性优化
根据不同的地域环境，在工程的使用年限内，对每一阶段进行相应的方案优化。考察各个阶段的特点，根据实际结果进行优化方式的确定，从而对工程的整体寿命进行科学优化。
3.2 绿色建筑的整体性与局部性优化
在对建筑进行优化设计时，要对每一个下属系统进行相应的优化。地基基础的选择：从天然地基、复合地基到桩基础等各种地基基础方案进行比选及定性论证。结构体系的选择：从对建筑层数、高度、平立面、柱网大小、荷载等进行比选。对于复杂性来讲，主要包含选取建筑的材料、选取建筑的结构构件等，在选取材料时，可优先选用本地生产的建筑材料、建筑砂浆采用预拌混凝土，在构件选取时，可采用工业化生产的预制构件。故在进行结构优化时要从整体入手，才能真正实现整体的设计优化。
3.3 绿色建筑主体上部结构科学性优化
建筑的上部结构设计应当建立相应的模型并进行系统优化。整个过程首先应当合理地设置剪力墙，保证剪力墙整体的质量是均匀的，这样能将楼层中平面刚度的中心点重合于楼层整体的结构重心，从而减少地震或风力等对其的破坏性。
结束语：
绿色建筑设计是绿色建筑的龙头，结构优化设计是绿色建筑设计的关键环节。结构设计优化技术的应用可以产生可观的经济效益。建筑设计部门和设计人员应应用现代化科技手段，并严格遵守“经济、适用、合理”的设计原则，精心设计，从而选择合理的绿色建筑结构设计方案，进一步实现建筑工程造价降低，同时取得最大经济效益的目的。
参考文献：
[1]刘桂秋.砌体结构基本受力性能的研究[D].长沙：湖南大学，2015.
[2]张宇.基于性能的既有砌体结构加固改造与优化研究[D].大连：大连理工大学，2017.
[3]邵帅，张广泰.预应力砌体结构研究现状分析[J].四川建筑科学研究，2013（2）.
论文作者:李银豪
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/5
标签：建筑论文; 结构论文; 建筑设计论文; 过程中论文; 构件论文; 优化设计论文; 混凝土论文; 《防护工程》2019年第7期论文;