摘要：近年来，我国能源、土地、水、原材料等资源严重短缺，且实际利用效率较低，要走可持续发展道路，使建筑尽可能少的消耗不可再生资源，发展节能与环保的绿色建筑刻不容缓。因此，绿色建筑设计越来越引起广大建筑工作者的重视。本文就绿色建筑结构设计进行了论述，以供参考。
关键词：绿色建筑；绿色结构；设计
Abstract: in recent years, our country"s energy, land, water, raw materials and other serious shortage of resources, and the actual use of low efficiency, to go the road of sustainable development and the construction of as little as possible to consume the non-renewable resources, the development of energy conservation and environmental protection of green architecture is urgently needed. Therefore, the green building design more and more cause the attention of the construction workers. This paper is the green building structure design is discussed, and for reference.
Keywords: green architecture; Green structure; design
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号
市场经济的发展为我国现代化建设创造了物质条件，但在建筑工程数量不断增多的同时，我们也看到了其带来的诸多问题。材料消耗过度、能源大量流失、造价成本增多等都是现代建筑工程面临的问题。在能源危机日趋激烈的背景下，建设单位开始积极采取“绿色建筑”的理念，以缓解整个行业的能源短缺现象。而结构设计环节是设计中极为重要的阶段，建筑结构绿色节能设计的过程则成为设计中极为关键的内容。
一、绿色建筑的涵义
“绿色”首先是指大自然中植物的颜色。植物把太阳能转化为生物能、把无机物转化为有机物，是自然界生生不息的生命活动的最基本的元素，是一切动物和人类生存的最主要的支持系统。它象征着生机盎然的生命运动，象征着自然存在物之间、人与自然之间的和谐与协调，在中国文化中绿色有生命的含义，亦是环保的象征。“绿色建筑”应指规划、设计时充分考虑并利用了环境因素，施工过程中对环境的影响最低，运行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的建筑。因此，“绿色建筑”可以理解为在建筑寿命周期内，通过降低资源和能源的消耗，减少各种废物的产生，实现与自然共生的建筑。
二、绿色建筑节能设计
（一）合理设计建筑平面布局
合理的建筑平面布局给人们在使用上带来极大的方便，同时也能有效的提高室内的热舒适度，并有利于建筑的节能。从建筑热工环境角度来看，建筑平面布局的设计主要考虑以下两个方面：合理分区与设置温度阻尼区。例如，把热环境要求较低的厨房、厕所、过厅等布置在北向，而尽量争取将居室布置在南向，充分利用太阳能，保持冬季室内有较高的温度；应适当减少北窗开窗面积。另一方面是设置温度阻尼区，例如，对于楼梯间则由过去的开敞式改为封闭式，楼梯间设窗；北向单元入口均设门斗，避免冬季西北风灌入；对屋面上人孔密封处理，从而使整个楼梯间形成一个温度阻尼区。
（二）建筑节能技术
建筑节能主要分为两个方面：一方面是生产工程中的节能，另一方面则是建筑使用过程中提高能源使用效率。事实上，建筑的生产建设与使用的耗能占到我国总能耗的一半以上，因此建筑节能无疑是牵涉到国家能源消耗全局的大事。而其中建筑使用能耗包括采暖、空调、热水供应、炊事、照明、家用电器等方面的能耗，在国际通行的标准中它与工业、农业、交通运输能耗并列，属于民生能耗。具体来说，降低建筑使用能耗最主要的措施是有效改善建筑的隔热保温性能。为了提升建筑整体的隔热保温性能，建筑各部分都要有相应的新技术运用。如通过采用新墙体结构和新材料的墙体节能技术，控制冷风渗透与加强热绝缘的门窗节能技术，以及改善屋顶结构的屋顶节能技术等。除了这些技术以外，供暖节能技术和照明节能技术也降低了建筑在使用过程能源的消耗，在绿色建筑中广为应用。
（三）新型材料的应用
事实上，由于绿色建筑对于建筑材料的性能要求十分苛刻，大部分的天然材料都无法满足绿色建筑的要求，因此大量新型材料相继被研制出来，各种传统的建材也都有其新的发展。传统的混凝土衍生出高强度混凝土、轻骨料混凝土及纤维混凝土三种新材料，它们分别具有高强度、自重轻、抗拉强度高的特点。而金属材料(如钢材、铝合金等)也向重量更轻、强度更强、热绝缘更好的趋势发展。现在高强低合金钢、高强钢丝以及高强预应力钢筋己在工程中广泛使用，目前国外研制的高强钢筋的屈服强度已在500MPa以上。这些新型材料与天然材料配合，为绿色建筑的发展奠定了良好的基础。
（四）注重墙体节能
多年以来，我国建筑墙体一般采用单一材料，如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大，一般为高效保温材料的20倍以上，由于建筑节能的需要，新型复合墙体己经出现，复合墙体主要通过在墙体主体结构基础上，增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。而根据复合材料与主体结构位置的不同，墙体保温又可分为内保温、外保温、夹芯保温等。复合墙体很好地发挥了两种材料的长处，既不会使墙体过厚，又达到了很好的保温效果。因此，很多发达国家的新建建筑基本上己采用了此种节能方式，而我国建筑要达到节能50％的要求，除部分采用加厚的加气混凝土单一墙体外，使用复合墙体将是大势所趋。
（五）可再生自然能源的利用
我国具有丰富的太阳能资源。太阳能以其清洁、储量巨大、成本低、无地域限制和能源质量高等众多优点成为可再生能源利用的首选资源。太阳能建筑的技术应用包括了被动应用、主动应用和综合应用等多种途径。就发展最快的太阳能光热利用而言，其包括了低温利用、中温利用和高温利用等多层次能源效率利用形式。此外，太阳能光伏发电技术虽然其成本高，但随着技术成本不断降低，也将在太阳能建筑上得到更大的发展。
三、绿色结构设计实例
（一）工程概况
某工程地上3层、地下2层。地下第2层为车库、人防和设备用房，地下第1层为体育用品商店，地上3层均为大型综合超市和商业零售使用。
（二）结构方案的确定
本工程有一个3层高的中庭，中庭最大跨度达24m，同时中庭顶还作为绿化使用，荷载较大。经过成本优化比较，中庭边柱选用方钢柱，屋面采用钢一混凝土组合楼盖。钢结构构件表面采用耐腐蚀的新型材料。
（三）材料的选用
该项目建筑功能为大型综合超市，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HRB335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％。
此外，该工程地处繁华地段，当地有丰富的可再生水资源储备，采用再生工业水、再生雨水回收水用于养护混凝士、冲洗混凝土运输车和混凝士搅拌，配和优化混凝士骨料级配，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。
（四）桩基设计
CFG桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作，可根据复合地基性状和计算进行工程设计。CFG桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺合料，进一步降低了工程造价，处理后的地基承载力可提高2～5倍。CFG桩的适用范围很广。在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。该工程持力层为中粗砂层，承载力特征值可取到200kPa／m，局部存在软弱淤泥层，针对此地况，使用钢筋混凝土灌注桩成本太高不经济，因此选用CFG桩复合地基和天然基础。
（五）围护结构设计
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)≤0．60W／(m2•K)，局部适用轻质墙板。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。
（六）屋顶绿色设计
绿色屋面不仅能美化城市，还能净化气、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的屋面，设计中综合考虑，屋面以绿化、休闲和停车相结合，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。本工程屋顶采用简单式轻质的绿化：以草坪为主，配置多种地被和花草等植物。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0．03W／(m2•K)，再加上500mm厚的种植层，屋面传热系数为0．511W／(m2•K)≤0．55W／(m2•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，钢筋混凝土粱柱造价增加1％左右，综合算出整个工程综合造价增加2～3％左右。虽然造价上有所增加，但在日后顶层室内保温、空调节能上达到了良好效果。
（七）细部构造设计
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做法来改善。
结束语
总之，绿色建筑不是高技术产品的堆砌，而是在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源、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。在绿色建筑设计中，不仅要采用适宜和可行的技术，更需从绿色建筑的内涵上理解建筑方案创作，同时从建筑的建设和管理的全过程关注。只有思想上贯彻了绿色建筑理念，采用适宜的技术和方法，充分综合考虑结构设计与相关的各种因素，才能建造真正的绿色建筑。
参考文献：
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【2】初春生，李宏茹，张雪莲.浅析绿色建筑设计理念与应用【J】.硅谷，2010（21）.
【3】姜林.试论建筑工程节能结构设计的优化【J】.建筑知识：学术刊，2011（6）.
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