绿色建筑结构评价与设计浅析
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摘要本文总结了在规划设计阶段与结构相关的绿色建筑评价指标，主要体现在安全耐久、资源节约和提高创新三个方面；绿色建筑结构设计重点关注主体结构、材料选取、工业化一体化以及绿色创新设计等内容。
我国自２００５年国务院（国发［２００５］２１号）［１］和建设部（建科［２００５］９８号）［２］提出资源节约的目标和要求后，开展绿色标准化研究。通过借鉴国际先进经验，结合我国经济发展和资源建设等实际情况，先后颁布实施２００６版、２０１４版、２０１９版国家标准《绿色建筑评价标准》［３］、２０１０版国家标准《民用建筑绿色设计规范》［４］，北京、江苏、吉林、山东等省市先后颁布不同时期地方标准《绿色建筑设计标准》［５］，指导我国的绿色规划与建设有序进行，保证绿色施工和绿色运营顺利的展开。经过数据统计分析可知，截至２０１７年底，全国范围内总计审批通过的绿色建筑标识过万个，总计建筑面积超１０亿ｍ２。新时代新形势下，人们的消费模式发生改变，节能意识不断的提高，绿色发展理念是非常重要的，为人类社会可持续发展奠定基础。
１绿色建筑评价体系
绿色建筑阐述了全新的内涵，在满足传统建筑功能性、经济性的基础上，追求在全寿命周期的时间内，通过采取因地制宜的措施，采用绿色环保材料以及创新技术措施，减少建筑运行环节的污染和废弃物的排放，营造出健康、舒适、和谐、安全的生存空间，达到人与自然和谐共处的效果。根据目前我国的绿色建筑评价体系，其需要满足节地、节材、节水、节能、环保等方面的要求。评价指标可分为五类：安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居。此外，绿色建筑提倡创新发展，应用新材料、新工艺、新技术。绿色建筑划分为四个等级：基本级、一星级、二星级、三星级［３］。在绿色建筑满足所有控制项的指标后，即符合基本级的要求，三星级是最高级，得分值最高，同样要求也最为严格。目前，我国大部分省市开始执行绿色建筑施工图技术审查的要求，有力推进了绿色建筑发展，绿色建筑由引领性向强制性方向转变。绿色建筑评价通常都是在建筑工程全部施工完成后开展的，参照国家或行业标准，对绿色建筑评价标识材料和清单等方面展开审查，根据各项合格的性能指标累计的评分值确定绿色建筑达到的星级标准。
２结构相关的绿色建筑评价
绿色建筑需要对整个建筑的全寿命周期进行综合性评价，包含材料生产、设计、施工、运维、拆建等，每一个环节的评价标准和要求都是不同的，使用的指标也不同。在结构设计环节，进行绿色建筑评价应该遵循《绿色建筑评价标准》ＧＢ／Ｔ５０３７８－２０１９［３］的要求，结合相关指标进行评价。
２．１安全耐久（见表１）
２．２资源节约（见表２）
２．３提高与创新（见表３）
３绿色建筑结构设计重点内容
绿色建筑评价体系提供了完备的指标要求，可以在建筑设计阶段作为基本框架，指导和贯穿绿色设计全过程。结构对建筑的生态和能源消耗影响大，在设计阶段，结构工程师掌握绿色建筑专项设计内容，深刻理解绿色设计内涵，确保结构设计具备安全性、科学性、合理性，满足绿色技术指标要求，减少全寿命周期内能耗，提升绿色建筑效果。
３．１主体结构设计
主体结构方案应从抗震概念设计的角度出发，采用基于性能的抗震设计，重视结构的抗震性和安全性。选择建筑场地时，尽可能采用对抗震有利的场地，避免采用对抗震不利的场地，同时避免滑坡、泥石流等地质灾害频发地带；明确建筑形体，保证规则性，按照国家规范标准的要求，对不规则的建筑采取加强措施；不应采用严重不规则的建筑方案。根据绿色建筑星级确定需要提高的抗震性能指标要求，优先采用减震隔震技术，减少主体结构对地震力的反应，既可以保证建筑安全耐久，又可以减少资源消耗。结构布置方案应有利于提升建筑的适变性，可以较灵活地配合建筑平面布置的变化，设计中充分利用建筑方案和结构布置的潜力，适应后期业主对建筑使用空间和功能改造的需求。例如，采用大开间、大进深结构布置方案，灵活布置内隔墙等措施，减少使用空间重新布置时造成的破坏，延长建筑使用寿命。结构设计荷载取值可适当提高，以满足后期建筑使用功能变化的要求。
３．２结构材料选取
鼓励采用当地生产的材料，其占比应超过６０％［３］，有利于减少建材跨地区运输产生的碳排放、降低环境污染，减少运输过程中燃油消耗和建材损伤。采用预拌混凝土和预拌砂浆作为材料供应，以减少现场作业量，从而降低噪音强度。选择耐久性好的材料。混凝土结构设计时，可以根据结构所处的环境，控制混凝土的水胶比、氯离子及碱含量，通过提高混凝土强度等级，增加钢筋保护层厚度、加入耐久性掺合料等方法提高材料耐久性；钢结构设计时，可以根据结构所处的环境，选择高耐腐蚀性能的钢材，并在施工后及时采取喷涂表面防护层等防腐蚀措施。合理选用高强度材料，促进结构向轻量高强方向发展。例如，可以采用强度不小于４００ＭＰａ级的高强度受力钢筋，采用强度不小于Ｃ５０的高强度混凝土，采用强度不小于Ｑ３４５的高强度钢材。选用可循环再利用的材料，是绿色发展理念有利的落实措施，实现材料的反复使用，提高材料利用率，可以节约资源，降低能源损耗，避免产生严重的环境污染等问题，还能够产生较高的经济价值与社会效益。例如，在钢结构建筑工程中，钢材回收率是非常高的，超过８０％。在现浇混凝土建筑工程中，混凝土是主要材料，其回收率较低，现场浇筑混凝土还会产生严重的环境污染，所以在条件允许的情况下，应尽量减少使用。基于此，以传统建筑工程和传统建筑材料为出发点，研发新工艺、新技术，提高材料利用率，避免严重的环境污染问题发生。
３．３工业化一体化设计
推动建造方式创新，采用标准化、工业化建造的结构形式，积极推进钢结构、装配式混凝土结构的发展，到２０２６年，我国装配式建筑预计占比达到３０％。装配式混凝土结构，地上结构预制构件应用混凝土体积占比应最少达到３５％［３］。在建筑工程的各个区域内，采用土建与装修一体化设计的方式，在设计图纸中体现并预设装修环节需要的孔洞、配件等。工业化一体化设计与建造，有利于提高构件工厂化生产的范围，保证材料产品质量，减少施工现场人员和机械的运转，节约时间和经济成本，减小社会影响和污染排放，有利于实现可持续发展理念，促进建筑产业转型升级。
３．４绿色创新设计
绿色创新设计以先进科学技术作为依托，比如应用建筑信息模型技术，即ＢＩＭ技术，对建筑整个寿命周期内进行全面的监控和管理。ＢＩＭ技术具备可视化、三维建模等功能，有利于实现各个部分相互配合，提升设计水平及管理效果，保证现场施工顺利的进行。提倡在节约资源、环境保护、安全健康、历史传承等方面进行创新发展，应用新材料、新工艺与新技术，并有明显效益，以此提高绿色建筑技术水平。
４结语
绿色建筑是现代社会全面快速发展之下逐步形成的理念，是科技进步的产物，保证在全寿命周期内达到健康、环保、舒适、安全、高效的要求，实现人与自然和谐共处，为人类社会的可持续发展做出贡献。在规划设计阶段，结构相关的绿色建筑评价主要体现在安全耐久、资源节约、提高创新三个方面，涉及节地、节材、保护环境等内容。科学合理进行结构设计，在保证结构的安全可靠的基础上，实现建筑的绿色性能。绿色建筑结构设计应重点关注主体结构、材料选取、工业化一体化以及绿色创新设计等方面。
作者:程宏光 单位:军事科学院国防工程研究院
