绿色建筑中结构设计规范与节约资源的研究

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【摘要】目前越来越盛行绿色建筑，收集、研究中国建筑方面与绿色设计相关的国家标准规范、法律法规、行业标准规范以及典型的地方标准规范，从节能、节地、节水、节材等几个因素考虑分析，进而分析民用建筑物设计时考虑节约资源和环境保护成效，但专门针对绿色建筑结构设计的研究尚处于起步阶段。

【关键词】绿色建筑；节约资源；结构设计

中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：

概述

《绿色建筑评价标准》（GB50387-2006）[1]对绿色建筑做出了如下定义：在建筑的全寿命周期内，最大限度的节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，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。发展绿色建筑，应倡导城乡统筹、循环经济的理念和紧凑型城市空间的发展模式；应注重经济性；应注重地域性；应注重历史性和文化特色。绿色建筑的建设必须符合国家的法律法规与相关的标准规范，实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。

绿色建筑的几个主要特点包括: ①安全、健康、舒适；②高效卫生；③人、建筑、自然三者和谐共处[2]。

一、结构材料的选择确定

随着新工艺、新技术、新材料的不断更新，结构设计中要求采用高强度、高耐久性的高性能材料。比如选用高性能混凝土以及碳纤维材料[3]，不仅提高材料的耐久性，同时也达到节约材料、节约自然资源、保护环境的目的。

（一）高强度建筑材料的选用

C40级混凝土与C20 级混凝土相比，前者强度是后者的2倍，但市场单价前者仅增加20%左右，从而降低施工造价成本。结构设计中高强度钢材的选用，在相同工况下可以减小结构构件的截面尺寸，这样可以提高建筑空间的利用率，提高建筑使用面积及室内楼层净高。高强建筑材料的使用，可减轻结构自重，减少地震作用，可以改变基础类型，也可减少地基基础造价。

（二）高性能建筑材料的选用

根据工程要求不同使用不同的高性能建材，如对于高层建筑，使用新Ⅲ级钢的比例占受力钢筋总量的比例可达到70%以上；竖向承重结构中采用C50以上的高强度混凝土占竖向承重结构混凝土总量50%以上。深入推进墙体材料革新，城市城区限制使用粘土制品，县城禁止使用实心粘土砖。

（三）建筑工程材料

大力发展预拌混凝土、预拌砂浆。引导高性能混凝土、高强钢的发展利用，到2015年末标准抗压强度60兆帕以上混凝土用量达到总用量的10%，屈服强度400兆帕以上热轧带

肋钢筋用量达到总用量的45%。现浇混凝土全部采用预拌混凝土，施工现场建筑砂浆全部采用商品砂浆。商品砂浆既控制了现场的噪音污染又使施工现场的环境有所改善，同时减少了水泥包装纸袋的使用，保护自然资源，保护生态环境。

二、结构体系的选择确定

结构对环境因素影响大小分别为木结构、钢结构、砌体结构、钢筋混凝土框架结构。

① 木结构: 只要森林自然资源能良性循环，木材是一种可再生的建筑材料。

② 钢结构: 钢材具有承载能力高，抗震性好，同时能很好的与其他建材工作的结构性能。钢结构减少CO2排放量，且钢结构的材料可再次使用，减少资源消耗。

③砌块类结构: 可利用部分工业、矿业废料制作建筑承重砌块。

④ 钢筋混凝土结构: 由于耗用的钢材与水泥较其他结构体系均多，水泥在生产过程中大量使用石灰石、粘土等不可再生资源。

但目前我国现有如抗规[4]、高规[5]、高钢规[6] 等结构设计规范，对不结构体系所适用的最大高度限值只从结构抗震角度作出了相应的规定，但从绿色建筑的角度对建筑功能、层数、高度方面，采用哪种结构体系绿色指标最好，目前国家行业规范比较缺乏。

三、节能

国务院和有关部分已先后颁布《民用建筑节能条例》、《民用建筑节能治理划定》、《民用建筑节能设计尺度（JGJ26-95）》、《夏热冬冷地区栖身建筑节能设计尺度（JGJ134-2001）》、《夏热冬暖地区栖身建筑节能设计尺度（JGJ75-2003）》、《公共建筑节能设计尺度（GB50189-2005）》等法律法规和尺度[7]。因此要实现绿色建筑的节能目标，应该从以下几个方面入手：

（一）降低能耗

①通过改善能源使用结构，有效地控制施工过程中的能耗；

②根据具体情况合理组织施工、积极推广节能新技术、新工艺。

（二）提高用能效率

①制定合理施工能耗指标，提高施工能源利用率；

②确保施工设备满负荷运转，减少无用功，禁止不合格临时设施用电，以免造成损失。

四、节地

（一）场地生态保持，保持项目所在区域自然环境

在项目设计规划时，最大限度地保持区域内原有的自然环境。充分利用尚可使用的旧建筑，合理开发利用地下空间，优先选用废弃场地进行建设，对已被污染的废弃场地进行处理达标后再进行有效的开发利用。

（二）屋顶绿化

根据项目层高确定是否适合设置绿化，建议在住区配套公建的屋顶设置屋顶花园，并保证其绿化面积为屋顶可绿化面积（屋顶面积除去设备占地面积）的50%以上。这种绿化方式具有地面绿化一样的美化环境、净化空气、降低噪音、减少环境污染、提高排蓄水功能和缓解热岛效应等作用。

（三）保证场地建设不破坏当地文物、自然水系、湿地、基本农田、森林和其他保护区。

五、节水

建筑的建造和运行是以消耗大量的自然资源以及造成重的环境负面影响为代价的。节水的关键措施还是“开源节流”。

（一）合理规划水资源

实施地块区域水资源调研，了解气象与市政设施情况，结合项目区位置优势与功能定位，在方案规划阶段，统筹区域资源，合理规划水资源，制定水资源利用方案，对于不同施工要求使用不同标准的水。

（二）自然水系的综合利用

通过合理规划地表水与屋面雨水径流途径，降低地表径流，采取多种渗透措施增加雨水渗透量，有效控制径流污染，进行收集且实施处理，用于住区、景观补水、绿化浇灌、洗车及道路冲洗等用途。并结合地块区域自然条件，合理统筹利用河道水，形成项目一大技术亮点。

（三）绿化节水灌溉

在绿色建筑中采用节水灌溉也是践行绿色建筑节约水资源的重要技术手段。目前普遍采用的节水绿化灌溉方式是喷灌、滴灌、滴灌等方式，在保证景观灌溉效果的同时达到节省水资源消耗的目的。根据绿色建筑评价需要，绿化灌溉范围主要为小区内公共绿化，需要其70%以上绿化面积采用喷灌的节水灌溉方式措施。

六、节材

建筑与装饰材料的“绿色化”是人类对建筑材料这一古老的领域的新要求,也是建筑材料可持续发展的必由之路。

因地制宜、就地取材，结合当地气候特点和资源禀赋，大力发展安全耐久、节能环保、施工便利的绿色建材。加快发展防火隔热性能好的建筑保温体系和材料，积极发展烧结空心制品、加气混凝土制品、多功能复合一体化墙体材料、一体化屋面、低辐射镀膜玻璃、隔热门窗、遮阳系统等建材。尽可能多地使用当地的新型环保建筑材料，就地取材，减少对资源的消耗和环境的影响。实现建材本地化，可减少运输过程的资源、能源消耗，降低环境污染。

七、结束语

绿色建筑是很多学科的集成化合作，是建筑全生命周期的配合，而并非单存简单的在建筑上个绿色而已。发展绿色建筑必须牢记树立和认真落实科学发展观，必须从建筑全寿命周期的角度，全面审视建筑活动对生态环境和住区环境的影响，采取综合措施，实现建筑业的可持续发展。

绿色建筑应坚持“可持续发展”的建筑理念。建筑从最初的规划设计到随后的施工建设、运营管理及最终的拆除，形成了一个全寿命周期。关注建筑的全寿命周期，意味着不仅在规划设计阶段充分考虑并利用环境因素，而且确保施工过程中对环境的影响最低，运营管理阶段能为人们提供健康、舒适、低耗、无害空间，拆除后又对环境危害降到最低，并使拆除材料尽可能利用。

绿色建筑应适应自然条件，保护自然环境；创建适用与健康的环境；加强资源节约与综合利用，减轻环境负荷。

参考文献

[1]GB50387-2006绿色建筑评价标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2006

[2]王维.人、自然、可持续发展[M].北京：北京师范大学出版社,2004

[3]CECS146:碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程［S］． 北京: 中国工程建设标准化协会标准， 2003．

[4]GB50011—2010 建筑抗震设计规范［S］． 2008 年版． 北京: 中国建筑工业出版社， 2008．

[5]JGJ3—2010 高层建筑混凝土结构技术规程［S］． 北京: 中国建筑工业出版社， 2002．

[6]JGJ99—98 高层民用建筑钢结构技术规程［S］． 北京: 中国建筑工业出版社， 1998．

[7]关于发展绿色建筑促进节能减排提案.中国地产网2010-3-8

[8]刘天用.超高层建筑空调设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2005

作者简介：

吴学辉（1982年8月）、男、工程师、硕士、合肥筑远规划建筑设计有限公司,安徽宿州。

叶中豹 1981.12 男 工程师 硕士研究生安徽新华学院,先后毕业于安徽建筑大学、合肥工业大学结构工程

本文为安徽省自然科学基金项目项目编号（KJ2012Z135）