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【摘要】：绿色建筑对实现可持续发展战略有着特别重要的意义。本文在梳理绿色建筑设计及节能理念的基础上，阐述了在进行绿色建筑设计中应包含的技术要点，以设计出更为完善的绿色建筑，营造良好的人居环境。
【关键词】： 绿色建筑设计理念结构设计围护结构设计方法
【 Abstract 】 : The green building to realize the sustainable development strategy has a special meaning. This paper in green building design and energy saving comb the basis of concept, this paper elaborates on the green in architectural design should include technical points, to design a more perfect green building, and build a good living environment.
【 Key Words 】 : green building, design concept, structure design, palisade structure, design method
中图分类号：TU3 文献标识码：A 文章编号：
引言
建筑工程是自然资源的一个主要消费者。结构是建筑工程的核心。消耗建筑工程70％以上份额的材料，也服役建筑物的终生。但说到“绿色建筑设计”，除结构专业之外的其他专业都可以找到无数的设计亮点，而结构专业往往不知从何做起。本文结合《绿色建筑评价标准》(GB/T50378—2006)。对长江大学武汉基地图文信息中心从结构体系、结构形式、结构刚度、结构布置及基础等方面的精细化设计，确保建筑物在合理使用年限内满足结构安全性、耐久性要求；减少材料用量，降低建筑物的初期投资；且在建筑的全生命周期内为建筑创造可持续发展的灵活空间，增强建筑的舒适性、减少装修费用，减少建筑物在全生命周期内的维护与管理费用进行分析。通过分析充分展示绿色建筑中结构设计的重要性，增进结构专业人员对绿色建筑的理解。
1.绿色商业建筑的设计理念
真正的“绿色建筑”要求必须超越眼前的经济利益， 关注整个人类社会都在关注的生态环境问题。从立项一开始就要明确地围绕环保来立项、规划；对建筑的周围环境、自然条件进行反复推敲；对生活功能的规律进行逐层次分析；对所在地域、文化传统和风俗习惯进行精确提炼，进而创造出有时代特色和鲜明环境形态特征的 “绿色建筑”。其次，真正的“绿色建筑”要求开发商必须于细微处见精神。其环保设计更多体现在一些局部的设计，体现在一些细节上，诸如， 每一个房间、每一个角落的设计，包括水龙头，高效率、低能耗的节能灯具、炉具；绿草的品种和层次感，墙壁的颜色，小区内的景观，雕塑等等细节，让每一位住户都能在这样的环境中健康、悠闲、舒适地生活。再次，“绿色建筑” 必须注重人与自然、人与人的和谐相处，“跳出楼盘做楼盘”，全方位地提升品质，创造出符合环保设计的更个性化、更人性化的建筑。
2.对《绿色建筑评价标准》中节材与材料利用的理解
《绿色建筑评价标准》分为控制项、一般项及优选项，控制项是绿色建筑的必备条件。一般项和优选项为难度大、综合性强、绿色度较高的可选条件。标准中“节材与材料资源利用”一节与结构设计密切相关(表1)，其中除第4.4.5，4.4.8，4.4.10和4.4.1 1条外，其他条文均较容易量化。而这4条综合性都较强且很难量化，却更能体现绿色建筑中节材特性。特别对第4.4.10条优选项，按标准解析如果是不属于钢结构、非粘土砖砌体结构、木结构和预制混凝土结构体系，则需要结构设计师通过不断地优化设计，论证建筑结构体系的资源消耗水平以及对环境影响的大小。
3. 结构方案优化设计
3.1 结构方案的确定对于建筑材料的节省有较大影响
一般情况下若经济许可则较大的柱网和空间会更为人性化和适用，将竖向构件(如高层建筑中的剪力墙)按照远端对称的原则布置会更趋合理，如出现整体刚度不足、计算周期偏长、位移偏大等情况时，可以采用竖向构件，也可增大部分梁截面。对于竖向构件，可同时调整核心筒和周边竖向构件的数量。在功能和经济的条件下，应尽量减少材料用量；构件可采用竖向构件的新技术，如钢管柱、劲性混凝土等，以大幅節省混凝土与钢材的用量；水平构件采用预应力技术或空间结构等，可以达到减少建筑层高、混凝土用量和用钢量的目的，同时有利于使用阶段的宅调节能。本工程有一个靠建筑外边3层高的中庭，中庭最大跨度达24 m，同时中庭顶还作为绿化和屋顶停车厂使用，荷载较大。结合成本优化比较，中庭边柱选用方钢柱，屋面采用钢筋混凝土组合楼盖。钢结构构件表面采用耐腐蚀的新型材料。
3.2高强度、高标号材料的选用
如长江大学武汉基地图文信息中心，该工程使用荷载较大，底层框架柱负荷面积较大，柱混凝土采用多种标号进行比较，最终选用高标号C50号混凝土，这样既减小了构件尺寸，增大了建筑使用面积，又减少了柱用混凝土的总量。其次，梁、柱所用受力钢筋采用HPd335和HRB400两种型号钢筋进行设计比较，结果表明：采用HRB400级钢筋，梁、柱可以节省钢材约15％。
3.3使用绿色高性能混凝土，利用可再生能源和材料
据有关资料推算，全世界每年混凝土的总年产量超过60亿立方米，每立方米混凝土中水泥的含量大约在10％左右，这样每年产混凝土所用的水泥就达10亿t～15亿t左右。每年产1 t水泥约向大气排放1 t 0晓，则每年牛产混凝土所用水泥向大气排放10亿t～15亿t左右CO2，这个数字约占全球温室气体排放量的4％～7％左右。其次，生产混凝土还要消耗大量的砂、砾石和碎石，同时还需要大量水。可见发展绿色混凝土的必要性。本工程混凝土选用高标号混凝土，同时要求掺加高效外加剂、矿物细掺料来替代水泥等原材料。利用粉煤灰、矿渣及其他工业废料来替代搅拌混凝土中水泥等骨料。本工程地处繁华地段，当地有丰富的可再生水资源储备，采用再生T业水、再生雨水回收水用于养护混凝土、冲洗混凝土运输车和混凝土搅拌，配和优化混凝土骨料级配，使用超塑化剂、减水剂等添加剂，节约城市饮用水等淡水的使用。
3.4 非承重围护结构采用节能环保材料
非承重的建筑外墙和内部隔墙按照节能环保标准的要求，在保证自承重结构安全的前提下，选择合适的节能材料作为建筑墙体。在本工程选用了典型的绿色墙体“加气混凝土砌块”外加保温隔音棉，平均传热系数0.567W/(m2·K)≤0.60 W/(m2·K)局部适用轻质墙板由废弃泡沫塑料和水泥加入粘结剂，经高温高压制成，使用于石材幕墙防水层底面，起到良好的保温隔热作用。
3 .4坡屋面绿色设计
绿色屋面不仅能美化城市，还能净化空气、吸尘隔音、保温隔热和减缓城市热导效应。有研究显示，在炎热的夏季，屋顶有植被的大楼比没有植被的大楼温度低 2 ℃ ~3 ℃ 。本工程中拥有较大面积屋面，设计中综合考虑，屋面以绿化 、 休闲相结合，在充分利用建筑空间的前提下，最大限度实现屋面绿色设计。本工程屋顶采用简式轻型的绿化 : 以草坪为主，配置多种地被和花灌木等植物。用不同品种的植物配置出图案，结合步道砖铺装出图案。屋面隔热层采用 250 厚挤塑聚苯乙烯板，导热系数 0.03 W/(m 2 · K)， 再加上 500 mm 厚的种植层，屋面传热系数为 0.511 W/(m 2 · K) ≤ 0.55W/(m 2 · K) 。为此，结构设计中屋顶每平方米恒载重量增加约为50kg，水饱和状态也不超过100kg。经过结构计算分析，采用绿色屋面比采用普通屋面结构造价增加 20% 左右，基础部分造价增加3%左右，钢筋混凝土梁柱造价增加1%左右，综合算出整个工程综合造价增加 2%~3% 左右。
3.5细部构造
建筑物凹凸拐角处及交接节点等容易产生冷桥，造成能耗加大，甚至引起结露、透露现象 。针对这一点，我们在设计中通过调整结构构件布置、完善建筑作法来避免。此外，对于过梁、圈梁、嵌入墙体的梁端部、梁垫等与外界接触部位，采用外包珍珠岩或抹保温砂浆等作法来改善。
3.6 土建施工和装修
绿色施工是绿色建筑的重要环节，只有完美的绿色施工才能最终保证“绿色建筑”的质量。“绿色建筑”=“绿色设计”+“绿色施工”，二者相辅相成，缺一不可。工程施工过程中应对可能具有辐射性和污染性的建筑材料进行检测，检测合格后方可使用，严格控制所用建筑材料对人体的危害性。本工程采取土建与装修工程一体化设计施工，通过事先统一进行建筑构件上的孔洞预留和装修面层固定件的预埋，避免了在装修施工时已有结构构件打凿、穿孔 ，既提高了结构安全，减少了噪声和建筑垃圾，又缩短了工期，降低了装修成本。
结束语
通过案例分析，占建筑物70％材料使用权的结构设计在绿色建筑设计中有着重要的地位。绿色建筑设计并不是在原有设计上加载大最的新技术、新材料，而是在原设计基础上通过对建筑物全生命周期的性能分析，运用科学的方法，做到“四节一环保”，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。目前在《绿色建筑评价标准》节材与材料利用方面，存在盲目追求高强、高性能材料；特别是《绿色建筑评价标准》第4.4.10条优选项中规定的阳项结构体系钢结构、非粘土砖砌体结构、木结构和预制混凝土结构体系等与我国国情不匹配，对结构设计有误导作用。只有正确地理解绿色建筑。才能更有效地推动绿色建筑的发展。
参考资料
[1] GB/T50378—2006．绿色建筑评价标准[s]
[2] GB 50189—2005，公共建筑节能设计标准[s]
[3] 谭天鹰 关于屋顶绿化的研究[M] 北京：中国计划出版社，2005
[4] 徐新光绿色建筑中的建筑节能 山西建筑，2009
【关键词】： 绿色建筑设计理念结构设计围护结构设计方法
【 Abstract 】 : The green building to realize the sustainable development strategy has a special meaning. This paper in green building design and energy saving comb the basis of concept, this paper elaborates on the green in architectural design should include technical points, to design a more perfect green building, and build a good living environment.
【 Key Words 】 : green building, design concept, structure design, palisade structure, design method
中图分类号：TU3 文献标识码：A 文章编号：
引言
建筑工程是自然资源的一个主要消费者。结构是建筑工程的核心。消耗建筑工程70％以上份额的材料，也服役建筑物的终生。但说到“绿色建筑设计”，除结构专业之外的其他专业都可以找到无数的设计亮点，而结构专业往往不知从何做起。本文结合《绿色建筑评价标准》(GB/T50378—2006)。对长江大学武汉基地图文信息中心从结构体系、结构形式、结构刚度、结构布置及基础等方面的精细化设计，确保建筑物在合理使用年限内满足结构安全性、耐久性要求；减少材料用量，降低建筑物的初期投资；且在建筑的全生命周期内为建筑创造可持续发展的灵活空间，增强建筑的舒适性、减少装修费用，减少建筑物在全生命周期内的维护与管理费用进行分析。通过分析充分展示绿色建筑中结构设计的重要性，增进结构专业人员对绿色建筑的理解。
1.绿色商业建筑的设计理念
真正的“绿色建筑”要求必须超越眼前的经济利益， 关注整个人类社会都在关注的生态环境问题。从立项一开始就要明确地围绕环保来立项、规划；对建筑的周围环境、自然条件进行反复推敲；对生活功能的规律进行逐层次分析；对所在地域、文化传统和风俗习惯进行精确提炼，进而创造出有时代特色和鲜明环境形态特征的 “绿色建筑”。其次，真正的“绿色建筑”要求开发商必须于细微处见精神。其环保设计更多体现在一些局部的设计，体现在一些细节上，诸如， 每一个房间、每一个角落的设计，包括水龙头，高效率、低能耗的节能灯具、炉具；绿草的品种和层次感，墙壁的颜色，小区内的景观，雕塑等等细节，让每一位住户都能在这样的环境中健康、悠闲、舒适地生活。再次，“绿色建筑” 必须注重人与自然、人与人的和谐相处，“跳出楼盘做楼盘”，全方位地提升品质，创造出符合环保设计的更个性化、更人性化的建筑。
2.对《绿色建筑评价标准》中节材与材料利用的理解
《绿色建筑评价标准》分为控制项、一般项及优选项，控制项是绿色建筑的必备条件。一般项和优选项为难度大、综合性强、绿色度较高的可选条件。标准中“节材与材料资源利用”一节与结构设计密切相关(表1)，其中除第4.4.5，4.4.8，4.4.10和4.4.1 1条外，其他条文均较容易量化。而这4条综合性都较强且很难量化，却更能体现绿色建筑中节材特性。特别对第4.4.10条优选项，按标准解析如果是不属于钢结构、非粘土砖砌体结构、木结构和预制混凝土结构体系，则需要结构设计师通过不断地优化设计，论证建筑结构体系的资源消耗水平以及对环境影响的大小。
3. 结构方案优化设计
3.1 结构方案的确定对于建筑材料的节省有较大影响
一般情况下若经济许可则较大的柱网和空间会更为人性化和适用，将竖向构件(如高层建筑中的剪力墙)按照远端对称的原则布置会更趋合理，如出现整体刚度不足、计算周期偏长、位移偏大等情况时，可以采用竖向构件，也可增大部分梁截面。对于竖向构件，可同时调整核心筒和周边竖向构件的数量。在功能和经济的条件下，应尽量减少材料用量；构件可采用竖向构件的新技术，如钢管柱、劲性混凝土等，以大幅節省混凝土与钢材的用量；水平构件采用预应力技术或空间结构等，可以达到减少建筑层高、混凝土用量和用钢量的目的，同时有利于使用阶段的宅调节能。本工程有一个靠建筑外边3层高的中庭，中庭最大跨度达24 m，同时中庭顶还作为绿化和屋顶停车厂使用，荷载较大。结合成本优化比较，中庭边柱选用方钢柱，屋面采用钢筋混凝土组合楼盖。钢结构构件表面采用耐腐蚀的新型材料。
3.2高强度、高标号材料的选用
如长江大学武汉基地图文信息中心，该工程使用荷载较大，底层框架柱负荷面积较大，柱混凝土采用多种标号进行比较，最终选用高标号C50号混凝土，这样既减小了构件尺寸，增大了建筑使用面积，又减少了柱用混凝土的总量。其次，梁、柱所用受力钢筋采用HPd335和HRB400两种型号钢筋进行设计比较，结果表明：采用HRB400级钢筋，梁、柱可以节省钢材约15％。
3.3使用绿色高性能混凝土，利用可再生能源和材料
据有关资料推算，全世界每年混凝土的总年产量超过60亿立方米，每立方米混凝土中水泥的含量大约在10％左右，这样每年产混凝土所用的水泥就达10亿t～15亿t左右。每年产1 t水泥约向大气排放1 t 0晓，则每年牛产混凝土所用水泥向大气排放10亿t～15亿t左右CO2，这个数字约占全球温室气体排放量的4％～7％左右。其次，生产混凝土还要消耗大量的砂、砾石和碎石，同时还需要大量水。可见发展绿色混凝土的必要性。本工程混凝土选用高标号混凝土，同时要求掺加高效外加剂、矿物细掺料来替代水泥等原材料。利用粉煤灰、矿渣及其他工业废料来替代搅拌混凝土中水泥等骨料。本工程地处繁华地段，当地有丰富的可再生水资源储备，采用再生T业水、再生雨水回收水用于养护混凝土、冲洗混凝土运输车和混凝土搅拌，配和优化混凝土骨料级配，使用超塑化剂、减水剂等添加剂，节约城市饮用水等淡水的使用。
3.4 非承重围护结构采用节能环保材料
非承重的建筑外墙和内部隔墙按照节能环保标准的要求，在保证自承重结构安全的前提下，选择合适的节能材料作为建筑墙体。在本工程选用了典型的绿色墙体“加气混凝土砌块”外加保温隔音棉，平均传热系数0.567W/(m2·K)≤0.60 W/(m2·K)局部适用轻质墙板由废弃泡沫塑料和水泥加入粘结剂，经高温高压制成，使用于石材幕墙防水层底面，起到良好的保温隔热作用。
3 .4坡屋面绿色设计
绿色屋面不仅能美化城市，还能净化空气、吸尘隔音、保温隔热和减缓城市热导效应。有研究显示，在炎热的夏季，屋顶有植被的大楼比没有植被的大楼温度低 2 ℃ ~3 ℃ 。本工程中拥有较大面积屋面，设计中综合考虑，屋面以绿化 、 休闲相结合，在充分利用建筑空间的前提下，最大限度实现屋面绿色设计。本工程屋顶采用简式轻型的绿化 : 以草坪为主，配置多种地被和花灌木等植物。用不同品种的植物配置出图案，结合步道砖铺装出图案。屋面隔热层采用 250 厚挤塑聚苯乙烯板，导热系数 0.03 W/(m 2 · K)， 再加上 500 mm 厚的种植层，屋面传热系数为 0.511 W/(m 2 · K) ≤ 0.55W/(m 2 · K) 。为此，结构设计中屋顶每平方米恒载重量增加约为50kg，水饱和状态也不超过100kg。经过结构计算分析，采用绿色屋面比采用普通屋面结构造价增加 20% 左右，基础部分造价增加3%左右，钢筋混凝土梁柱造价增加1%左右，综合算出整个工程综合造价增加 2%~3% 左右。
3.5细部构造
建筑物凹凸拐角处及交接节点等容易产生冷桥，造成能耗加大，甚至引起结露、透露现象 。针对这一点，我们在设计中通过调整结构构件布置、完善建筑作法来避免。此外，对于过梁、圈梁、嵌入墙体的梁端部、梁垫等与外界接触部位，采用外包珍珠岩或抹保温砂浆等作法来改善。
3.6 土建施工和装修
绿色施工是绿色建筑的重要环节，只有完美的绿色施工才能最终保证“绿色建筑”的质量。“绿色建筑”=“绿色设计”+“绿色施工”，二者相辅相成，缺一不可。工程施工过程中应对可能具有辐射性和污染性的建筑材料进行检测，检测合格后方可使用，严格控制所用建筑材料对人体的危害性。本工程采取土建与装修工程一体化设计施工，通过事先统一进行建筑构件上的孔洞预留和装修面层固定件的预埋，避免了在装修施工时已有结构构件打凿、穿孔 ，既提高了结构安全，减少了噪声和建筑垃圾，又缩短了工期，降低了装修成本。
结束语
通过案例分析，占建筑物70％材料使用权的结构设计在绿色建筑设计中有着重要的地位。绿色建筑设计并不是在原有设计上加载大最的新技术、新材料，而是在原设计基础上通过对建筑物全生命周期的性能分析，运用科学的方法，做到“四节一环保”，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。目前在《绿色建筑评价标准》节材与材料利用方面，存在盲目追求高强、高性能材料；特别是《绿色建筑评价标准》第4.4.10条优选项中规定的阳项结构体系钢结构、非粘土砖砌体结构、木结构和预制混凝土结构体系等与我国国情不匹配，对结构设计有误导作用。只有正确地理解绿色建筑。才能更有效地推动绿色建筑的发展。
参考资料
[1] GB/T50378—2006．绿色建筑评价标准[s]
[2] GB 50189—2005，公共建筑节能设计标准[s]
[3] 谭天鹰 关于屋顶绿化的研究[M] 北京：中国计划出版社，2005
[4] 徐新光绿色建筑中的建筑节能 山西建筑，2009