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【摘要】綠色建筑是在全壽命周期內(nèi)兼顧資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)的建筑，應(yīng)在全壽命周期內(nèi)追求技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理和效益最大化，而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是綠色建筑的重要組成部分，對(duì)于綠色建筑的效果有著直接影響。本文就綠色建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和探討，首先提出綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三個(gè)原則，接著從節(jié)材內(nèi)容，主要是擇優(yōu)選用建筑形體、地基基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計(jì)、工業(yè)化生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件、結(jié)構(gòu)材料選用、綠色建筑結(jié)構(gòu)創(chuàng)新點(diǎn)等幾個(gè)方面論述了綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，最后根據(jù)實(shí)例提出構(gòu)建綠色建筑結(jié)構(gòu)體系。

【關(guān)鍵詞】綠色建筑結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)體系;地基基礎(chǔ);結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)化

1前言

綠色建筑指的是在建筑建設(shè)中有效節(jié)約和控制能源，減少環(huán)境污染，創(chuàng)造美好人文環(huán)境同時(shí)盡量減少對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞，維持大自然生態(tài)平衡。我們從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，采取合理技術(shù)手段，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)節(jié)能降耗。

2綠色建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)遵循三個(gè)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)整體性原則，綠色建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)能充分地與建筑整體效應(yīng)相符；合理適中原則，合理的結(jié)構(gòu)體系及適中的經(jīng)濟(jì)成本是結(jié)構(gòu)具備綠色特性的表現(xiàn)；尊重自然原則，綠色建筑的重要突出特點(diǎn)就是每一步都應(yīng)力求做到與環(huán)境有機(jī)融合。

3綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

3.1節(jié)材內(nèi)容

3.1.1擇優(yōu)選用

建筑形體結(jié)構(gòu)造型宜簡(jiǎn)單，應(yīng)符合建筑功能及技術(shù)要求，結(jié)構(gòu)構(gòu)造合理，避免形體標(biāo)新立異造成的結(jié)構(gòu)不合理、空間浪費(fèi)或構(gòu)造過(guò)于復(fù)雜引起的建造材料大量浪費(fèi)或后期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用過(guò)高；不宜采用純裝飾性構(gòu)件，控制造型要素中沒(méi)有功能要求的裝飾構(gòu)件的應(yīng)用；有功能作用的室外構(gòu)件應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)與建筑一體化設(shè)計(jì)。

3.1.2對(duì)地基基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)結(jié)合建筑所在地實(shí)際情況，依據(jù)勘察成果、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及使用要求，綜合考慮施工條件、場(chǎng)地環(huán)境和工程造價(jià)等因素，經(jīng)基礎(chǔ)方案比選，就地取材。由于基礎(chǔ)在建筑成本中占有較大比例，應(yīng)進(jìn)行多方案的對(duì)比論證，采用建筑材料消耗少的結(jié)構(gòu)方案，因地制宜，綜合安全合理、施工方便、節(jié)省材料、施工對(duì)環(huán)境影響小等方面論證。同時(shí)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)情況，在滿足地基基礎(chǔ)強(qiáng)度和建筑物沉降的前提下，地基可優(yōu)先考慮天然地基，樁基優(yōu)先采用預(yù)制樁。鉆孔灌注樁可通過(guò)采用后注漿技術(shù)提高側(cè)阻力和端阻力。樁底及樁側(cè)注漿可有效提高樁基承載力1.4~1.8倍，大幅度減低材料用量。樁基礎(chǔ)通過(guò)先期試樁以現(xiàn)場(chǎng)試壓得到的單樁承載力特征值為最終單樁承載力特征值，一方面可以確保樁基具有足夠承載力，另一方面也有利于發(fā)揮樁基承載力余量，符合綠色設(shè)計(jì)節(jié)材的理念。

（2）結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計(jì)

在保證安全性與耐久性的情況下，結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：不應(yīng)建筑形體不規(guī)則而形成的特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)；應(yīng)根據(jù)建筑功能、受力特點(diǎn)選擇材料用量較少的結(jié)構(gòu)體系；高層和大跨度結(jié)構(gòu)中，可合理采用鋼結(jié)構(gòu)體系、鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)體系；高層住宅可合理采用鋼結(jié)構(gòu)體系、鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)體系。高層混凝土結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件和大跨度結(jié)構(gòu)的水平構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行截面優(yōu)化設(shè)計(jì)。大跨度混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)，宜合理采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土樓板、現(xiàn)澆混凝土空心樓板等。由強(qiáng)度控制的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)優(yōu)先選用高強(qiáng)鋼材；由剛度控制的鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)優(yōu)先調(diào)整構(gòu)件布置和構(gòu)件截面，增加鋼結(jié)構(gòu)剛度。鋼結(jié)構(gòu)樓蓋結(jié)構(gòu)，宜合理采用組合梁進(jìn)行設(shè)計(jì)。綠色建筑應(yīng)盡量選用利于空間靈活分割的結(jié)構(gòu)體系，為實(shí)現(xiàn)住宅的可改造及空間的可變性提供必要的條件。要盡量減少過(guò)多的大面積鋼筋混凝土承重墻的設(shè)置。通常框架結(jié)構(gòu)體系要比砌體承重結(jié)構(gòu)在空間分隔上更加靈活；大開間預(yù)應(yīng)力樓板或板柱體系可提供無(wú)內(nèi)柱、內(nèi)梁的自由分隔平面，比傳統(tǒng)的主次梁鋼筋混凝土樓板分隔靈活。高層大開間大空間住宅的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的比較及優(yōu)化，有效地節(jié)約材料用量。

3.1.3采用工業(yè)化生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件

以工廠預(yù)制構(gòu)件為主要構(gòu)件，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)裝配、連接而成混凝土結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)：以預(yù)制鋼筋混凝土梁、柱，代替現(xiàn)澆梁、柱；以預(yù)制鋼筋混凝土墻取代現(xiàn)澆剪力墻或砌體圍護(hù)；節(jié)水、節(jié)電、節(jié)材，社會(huì)效益明顯。

3.2結(jié)構(gòu)材料選用

在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)建筑功能、層數(shù)、跨度、荷載等情況，優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系、平面布置、構(gòu)件類型及截面尺寸的設(shè)計(jì)，合理采用高耐久性建筑結(jié)構(gòu)材料；在保證安全的情況下，應(yīng)合理使用可再利用建筑材料和可再循環(huán)材料，其質(zhì)量之和占建筑材料總質(zhì)量的比例，對(duì)于居住建筑不應(yīng)小于6%，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的管理理念，減少生產(chǎn)加工新材料帶來(lái)的資源、能源消耗和環(huán)境污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益；充分利用不同結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度、剛度及延性等特性，減少對(duì)材料尤其是不可再生資源的消耗。結(jié)構(gòu)材料選擇應(yīng)符合下列要求：應(yīng)優(yōu)先采用高性能、高強(qiáng)度材料；現(xiàn)澆混凝土應(yīng)采用預(yù)拌混凝土；建筑砂漿全部采用預(yù)拌砂漿；受力鋼筋宜合理選用高強(qiáng)鋼筋。在普通混凝土結(jié)構(gòu)中，受力鋼筋優(yōu)先選用HRB400級(jí)熱軋帶肋鋼筋及以上受力普通鋼筋（包括梁、柱、墻、板、基礎(chǔ)等構(gòu)件中的縱向受力筋及箍筋），用量應(yīng)達(dá)到鋼筋總量的30%以上；在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，宜使用高強(qiáng)螺旋肋鋼絲以及鋼絞線。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)，Q345及以上高強(qiáng)鋼材的用量應(yīng)達(dá)到總量的50%以上。使用高強(qiáng)鋼筋可節(jié)約鋼材使用量，減輕建筑自重、節(jié)約基礎(chǔ)費(fèi)用，建筑使用壽命結(jié)束后可再循環(huán)使用。使用高強(qiáng)混凝土可減少構(gòu)件截面尺寸，節(jié)約混凝土用量，提高混凝土耐久性，增加建筑物的使用面積。

3.3綠色建筑結(jié)構(gòu)創(chuàng)新點(diǎn)

采用資源消耗少和環(huán)境影響小的建筑結(jié)構(gòu)，如鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等；應(yīng)用建筑信息模型（BIM）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可視化，參數(shù)化結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)，構(gòu)件統(tǒng)計(jì)和材料算量，共享核心數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同化設(shè)計(jì)。

4案例分析

米那亞大廈是建筑師楊經(jīng)文生態(tài)高層商業(yè)建筑作品，平面中每三層凹進(jìn)一次，設(shè)置空中花園，直至建筑屋頂，空中花園沿建筑表面螺旋上升；被圍和的房間形成結(jié)構(gòu)核心筒；樓、電梯和衛(wèi)生間都自然采光通風(fēng)；屋頂露臺(tái)由鋼和鋁的支架結(jié)構(gòu)所覆蓋，同時(shí)為屋頂游泳池及頂層體育館曲屋頂提供遮陽(yáng)和自然采光，達(dá)到生態(tài)綠色的效果。該綠色生態(tài)建筑值得我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)選型關(guān)注和思考。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是綠色建筑重要的內(nèi)容，保持綠色建筑的理念，從結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)材料以及地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)入手，確保綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠不斷開拓創(chuàng)新，更新新的設(shè)計(jì)理念，促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)不斷發(fā)展。

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作者:羅利波 單位:長(zhǎng)沙市規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司