绿色建筑结构设计内容

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【摘要】绿色建筑是在全寿命周期内兼顾资源节约与环境保护的建筑，应在全寿命周期内追求技术经济的合理和效益最大化，而建筑结构设计是绿色建筑的重要组成部分，对于绿色建筑的效果有着直接影响。本文就绿色建筑结构进行分析和探讨，首先提出绿色建筑结构设计三个原则，接着从节材内容，主要是择优选用建筑形体、地基基础、结构体系、结构构件优化设计、工业化生产的预制构件、结构材料选用、绿色建筑结构创新点等几个方面论述了绿色建筑结构设计要点，最后根据实例提出构建绿色建筑结构体系。

【关键词】绿色建筑结构;结构体系;地基基础;结构构件优化

1前言

绿色建筑指的是在建筑建设中有效节约和控制能源，减少环境污染，创造美好人文环境同时尽量减少对生态环境破坏，维持大自然生态平衡。我们从建筑结构设计方面，采取合理技术手段，优化结构设计，实现绿色建筑结构设计节能降耗。

2绿色建筑结构的设计原则

绿色建筑结构设计遵循三个原则进行设计：结构整体性原则，绿色建筑结构应能充分地与建筑整体效应相符；合理适中原则，合理的结构体系及适中的经济成本是结构具备绿色特性的表现；尊重自然原则，绿色建筑的重要突出特点就是每一步都应力求做到与环境有机融合。

3绿色建筑结构设计要点主要有以下几点内容：

3.1节材内容

3.1.1择优选用

建筑形体结构造型宜简单，应符合建筑功能及技术要求，结构构造合理，避免形体标新立异造成的结构不合理、空间浪费或构造过于复杂引起的建造材料大量浪费或后期运营费用过高；不宜采用纯装饰性构件，控制造型要素中没有功能要求的装饰构件的应用；有功能作用的室外构件应在设计时与建筑一体化设计。

3.1.2对地基基础、结构体系、结构构件优化设计

（1）地基基础设计

地基基础设计结合建筑所在地实际情况，依据勘察成果、结构特点及使用要求，综合考虑施工条件、场地环境和工程造价等因素，经基础方案比选，就地取材。由于基础在建筑成本中占有较大比例，应进行多方案的对比论证，采用建筑材料消耗少的结构方案，因地制宜，综合安全合理、施工方便、节省材料、施工对环境影响小等方面论证。同时根据上部结构情况，在满足地基基础强度和建筑物沉降的前提下，地基可优先考虑天然地基，桩基优先采用预制桩。钻孔灌注桩可通过采用后注浆技术提高侧阻力和端阻力。桩底及桩侧注浆可有效提高桩基承载力1.4~1.8倍，大幅度减低材料用量。桩基础通过先期试桩以现场试压得到的单桩承载力特征值为最终单桩承载力特征值，一方面可以确保桩基具有足够承载力，另一方面也有利于发挥桩基承载力余量，符合绿色设计节材的理念。

（2）结构体系、结构构件优化设计

在保证安全性与耐久性的情况下，结构体系优化设计应符合下列要求：不应建筑形体不规则而形成的特别不规则结构；应根据建筑功能、受力特点选择材料用量较少的结构体系；高层和大跨度结构中，可合理采用钢结构体系、钢与混凝土混合结构体系；高层住宅可合理采用钢结构体系、钢与混凝土混合结构体系。高层混凝土结构的竖向构件和大跨度结构的水平构件应进行截面优化设计。大跨度混凝土楼盖结构，宜合理采用有粘结预应力梁、无粘结预应力混凝土楼板、现浇混凝土空心楼板等。由强度控制的钢结构构件，应优先选用高强钢材；由刚度控制的钢结构，应优先调整构件布置和构件截面，增加钢结构刚度。钢结构楼盖结构，宜合理采用组合梁进行设计。绿色建筑应尽量选用利于空间灵活分割的结构体系，为实现住宅的可改造及空间的可变性提供必要的条件。要尽量减少过多的大面积钢筋混凝土承重墙的设置。通常框架结构体系要比砌体承重结构在空间分隔上更加灵活；大开间预应力楼板或板柱体系可提供无内柱、内梁的自由分隔平面，比传统的主次梁钢筋混凝土楼板分隔灵活。高层大开间大空间住宅的抗侧力结构进行设计方案的比较及优化，有效地节约材料用量。

3.1.3采用工业化生产的预制构件

以工厂预制构件为主要构件，经现场装配、连接而成混凝土结构，其主要特点：以预制钢筋混凝土梁、柱，代替现浇梁、柱；以预制钢筋混凝土墙取代现浇剪力墙或砌体围护；节水、节电、节材，社会效益明显。

3.2结构材料选用

在设计过程中应根据建筑功能、层数、跨度、荷载等情况，优化结构体系、平面布置、构件类型及截面尺寸的设计，合理采用高耐久性建筑结构材料；在保证安全的情况下，应合理使用可再利用建筑材料和可再循环材料，其质量之和占建筑材料总质量的比例，对于居住建筑不应小于6%，符合我国可持续发展的管理理念，减少生产加工新材料带来的资源、能源消耗和环境污染，具有良好的经济、社会和环境效益；充分利用不同结构材料的强度、刚度及延性等特性，减少对材料尤其是不可再生资源的消耗。结构材料选择应符合下列要求：应优先采用高性能、高强度材料；现浇混凝土应采用预拌混凝土；建筑砂浆全部采用预拌砂浆；受力钢筋宜合理选用高强钢筋。在普通混凝土结构中，受力钢筋优先选用HRB400级热轧带肋钢筋及以上受力普通钢筋（包括梁、柱、墙、板、基础等构件中的纵向受力筋及箍筋），用量应达到钢筋总量的30%以上；在预应力混凝土结构中，宜使用高强螺旋肋钢丝以及钢绞线。对于钢结构，Q345及以上高强钢材的用量应达到总量的50%以上。使用高强钢筋可节约钢材使用量，减轻建筑自重、节约基础费用，建筑使用寿命结束后可再循环使用。使用高强混凝土可减少构件截面尺寸，节约混凝土用量，提高混凝土耐久性，增加建筑物的使用面积。

3.3绿色建筑结构创新点

采用资源消耗少和环境影响小的建筑结构，如钢结构、砌体结构、木结构、预制钢筋混凝土结构等；应用建筑信息模型（BIM）技术，实现三维结构设计可视化，参数化结构构件设计，构件统计和材料算量，共享核心数据，实现协同化设计。

4案例分析

米那亚大厦是建筑师杨经文生态高层商业建筑作品，平面中每三层凹进一次，设置空中花园，直至建筑屋顶，空中花园沿建筑表面螺旋上升；被围和的房间形成结构核心筒；楼、电梯和卫生间都自然采光通风；屋顶露台由钢和铝的支架结构所覆盖，同时为屋顶游泳池及顶层体育馆曲屋顶提供遮阳和自然采光，达到生态绿色的效果。该绿色生态建筑值得我们在结构选型关注和思考。

5结语

综上所述，绿色建筑结构设计是绿色建筑重要的内容，保持绿色建筑的理念，从结构体系的优化设计、建筑结构材料以及地基基础设计入手，确保绿色建筑结构设计能够不断开拓创新，更新新的设计理念，促进建筑行业的可持续不断发展。

参考文献

[1]《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）[S].

[2]《民用建筑绿色设计规范》（JGJ/T229-2010）[S].

[3]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）[S].

[4]黄燕松，杨绮文.绿色建筑结构设计探析———围绕结构选型、结构设计、绿色建材分析[J].科技与企业，2014（4）：118.收稿时间：2017-6-22

作者:罗利波 单位:长沙市规划设计院有限责任公司