從綠色建筑理念角度分析建筑結構設計

戴杭波1 劉 祎2

1浙江當代建筑設計研究院有限公司 310030；2 浙江東南建筑設計有限公司 310030

【摘 要】由于綠色運動快速發展，在一定程度上促進了居住生態危機，目前，社會已高度關注綠色建筑。第三代建筑思潮的思路不僅僅是通過種植植物綠化建筑內部及外部的環境，而且要讓建筑尊重自然、回歸自然，降低污染，實現高效節能。在建筑設計方案中，其最重要的一個部分即是建筑結構設計，因此，結構設計也實現綠色潮流。本文主要分析和探討了基于綠色建筑的結構設計相關內容，可供參考。

【關鍵詞】綠色建筑；結構設計；節能環保

最近幾年，人類居住的生態環境不斷下降，城市霧霆、溫室效應越來越嚴重，這些問題時刻警醒著我們快速發展的城市，對于城市未來的發展方向，需要人們更多的深思。此時，在建筑設計界，正涌動著第三代建筑思潮，即綠色建筑。綠色建筑這一概念從各種建筑材料對環境影響的綠色分類到不同綠色建筑評估指標系統的分析，從綠色建筑的設計風格和方法 探討到綠色建設中生態影響的計算，綠色建筑結構設計與之相比，顯得比較沉穩，這正好與結構設計師的性格相符。在建筑發展趨勢中，必然會大力發展綠色建筑結構，以實現建筑的節能減排、可持續發展，從而改善現在的生態環境。

一、綠色建筑結構的特點

相比于其他普通建筑，綠色建筑有著顯著的優勢，其主要特征是健康環保、綜合系統、低耗節能、審美和諧。在設計綠色建筑結構時，應根據綠色建筑的特點要求，同時以建筑本身綠化為輔，使結構設計實現環保、節能減排的目標。綠色建筑結構在滿足以上述綠色建筑基本特點后，還應在保證結構設計安全性的前提下，盡可能地提高建筑企業的經濟性。通過分析得出綠色建筑結構以下三大優勢。

1節能性

據統計，全球能量的50%用于工業、交通和其它行業，45%用于建筑物的采暖、空調和照明，5%則用于建筑物的構造?？梢?，與建筑相關的能耗約占全球全部能耗的一半。因此，建筑節能研究在綠色建筑體系營造中占有突出的地位。綠色建筑結構必須具備節能特性。

2環保性

綠色一詞表面意思就是生態環保，不對自然環境產生過多的污染。綠色建筑結構充分利用合理的結構類型、材料，在建筑物建成后，在較長的時期保持環保。

3經濟可持續性

建筑如果過分追求外觀，不考慮強制使用高成本的某種結構體系帶來的經濟問題，那么這樣的建筑勢必給社會和人民帶來過重的負擔，違背了綠色建筑的節能環保、經濟適用的原則。為支持起綠色建筑的這一目標，綠色建筑結構也具備經濟性和可持續性。

二、綠色建筑結構的設計原則

隨著建筑的快速發展和人們對綠色建筑的追求，大幅提高了對設計理念的要求，綠色建筑結構的概念也越來越明確。在各式各樣的建筑結構中，多樣化、復雜化的高層建筑結構形式越來越多，促進了綠色高層建筑結構的設計方式不斷成熟。與一般設計相比，在設計綠色建筑結構時，除了要遵循一般建筑結構的整體性、合理適中性原則外，還要尊重自然原則。

1.結構整體性原則

綠色建筑設計應以整體利益、長遠利益為主，不要限制于局部利益和暫時性利益，在最大程度上實現環境效益，并與自然環境有機結合起來，自身形成一個開放的體系。在綠色建筑結構設計中，應與建筑設計構成一個整體，結構充分符合建筑的整體效應。綠色結構可以使綠色建筑達到設計的各項目標。

2合理適中原則

綠色建筑結構遵循合理適中的原則，合理的結構體系，適中的經濟成本，這些要求也是對結構具備綠色特性的表現。如果結構體系富余度大，勢必造成過多的建設成本，對社會形成了過多的資源浪費，無法達到節能的效果，就談不上綠色了。所以綠色結構是在保證結構安全性的情況下合理的節省資源消耗，特別是對自然依賴性較強的資源。

3.尊重自然原則

綠色建筑的顯著特點就是能夠與環境完美的相融合，使二者和諧統一。建筑結構設計中優先考量自然、生態，改變過去人類是自然中心的錯誤意識，尊重自然法則，維護生態平衡，注重生態環保。建筑結構設計中每一步都應力求做到與環境和諧統一，因為建筑本就取之于自然，所以最終必定會回歸到自然中去，這也是第三代建筑思潮的核心。

三、綠色建筑結構設計思路

1.綠色建筑結構選型

結構選型對于綠色建筑的呼應可以發生在更高的層面上以確保建筑在與自然共生條件下的可持續建造性。事實上，與傳統建造體系相比，綠色設計結構體系在很大程度上降低了建筑活動對環境造成的影響，在建筑的壽命中，結構選型發揮著積極的作用，在綠色建筑中，其最重要的一個環節即是綠色建筑結構選型，正確的選型可以為綠色建筑提供“健康的骨骼”，從而有利于環保節能結構體系的建立。

2從綠色建筑的外部結構設計來講，要進行科學合理的規劃選址，對于建筑物的外部環境和體型朝向等設計要進行認真的分析研究，使得房屋建筑能夠獲得良好的外部氣候環境，實現綠色節能的目標。在設計時要綜合考慮施工地的地理環境和水文地質環境，合理設計外部環境，并且規劃建筑物的體型設計。合理的結構設計需要包括建筑物體型、建筑組合以及建筑朝向等多個方面，針對不同的情況需要融合進節能環保的理念，實現建筑外部結構設計的最佳狀態。從建筑內部結構設計來講，需要從不同的環節考慮。對于屋頂節能設計來講，為了達到目標可以采取坡度屋頂，加強屋面的保溫措施，并且根據實際的情況需要設計成為保溫隔熱的屋面，這些措施都是在建筑物內部結構設計中能夠實現的節能措施。一般情況下較為常用的節能屋面有高效保溫材料屋面、浮石砂保溫屋面、架空型保溫屋面以及倒置型保溫屋面四種。對于平頂屋來講，主要采用的是加氣混凝土保溫，厚度一般需要增加到50—100mm。

3對于墻體節能的設計來說，由于墻體是綠色建筑外圍護結構的主體部分，因此說墻體的節能設計直接影響到建筑物的能耗問題。對于墻體節能有兩個主要的方式，即隔熱節能設計和保溫節能設計。對于隔熱設計，主要是使用隔熱材料和隔熱構造，一般隔熱材料主要有板塊類、填充類以及熱反射類，而目前使用較多且廉價環保的是空氣層隔熱法，該方法是將空氣作為隔熱材料阻擋熱量，通過減低傳熱達到隔熱的目的，其隔熱的性能良好。房屋建筑的保溫節能設計包括外保溫和內保溫兩個方面。建筑結構的外保溫就是在外墻上做保溫材料，并加上防水層，在設置外墻裝修的構造方法，這樣能夠有效地保護墻體受到太陽輻射的影響，減小墻體應力的損害，并且能夠對于建筑結構中較為敏感的柱、梁以及墻角等起到保護的作用。外墻維護結構的內側是重質砌體，可以減弱室溫的波動性。

2選擇綠色結構建材

綠色建材是綠色建筑各項功能目標實現的基礎支撐，對綠色建材的選用很大程度上決定了建筑的綠色程度。同樣選擇綠色結構建材形成的結構設計方案更加有效產生綠色效果。綠色結構本身材料應為綠色建材，具有可持續發展的潛力，從而確保建筑可持續發展，同時綠色結構的構成單元具有可代替性，即當結構出現缺陷時，能及時方便有效地更換，因而結構的使用年限得以延長，同時維修的頻度和造價大大降低。

3重點開發鋼結構的綠色性

鋼結構擁有其他結構類型所不具備的優秀特點，可以成為綠色結構的重要結構類型。力學性能清楚，抗震性能好，鋼材延性好，耐久性好，這使得能利用鋼材塑性變形耗能，建筑震害少、震害輕；鋼結構建筑自重較輕，減輕地基受力。節能、節水、環保、減排、安裝簡單、建設工期短，運輸過程中對環境污染小，易拆除，可重復利用、材料可循環利用等優點，符合了綠色建筑的要求。綜上所述，鋼結構具有輕、快、好、省的優點，目前是綠色建筑最佳的結構形式，應重點開發鋼結構的綠色。

4開拓創新，開發新的綠色結構設計軟件

當今，科學技術突飛猛進，綠色建筑的興起，對結構計算的要求也越發復雜，結構設計理論和程序有時達不到設計要求，需要高新科技設計軟件來完成設計。由于力學模型比較復雜，難以精密計算結構構件的受力情況，或對綠色建筑結構目標的效果分析無法精確，則綠色結構得不到保證。這就需要重新開發新的設計軟件，使結構設計達到進一步完善。

四、結語

綜上所述，綠色建筑結構設計是綠色建筑的重要組成部分，是今后結構設計的必然發展趨勢。建筑結構設計者要遵守相關規范下，具有與時俱進的思想，不斷探索更新設計理念，開創新的技術，建立綠色建筑結構體系。綠色建筑結構是建筑業可持續發展的又一核心，是綠色建筑的有力保障。