岳永志

【摘 要】随着我国现代经济社会的发展，人们对生存环境和生活方式的要求越来越高，但生态环境却在不断恶化，不科学的开发方式使生态问题日趋严重。通过对新版绿色建筑评价标准中结构设计的内容分析，从选用建筑形体、建筑结构体系造型、结构优化设计、采用工业化生产的预制构件、合理采用高强建筑结构材料、建筑结构耐久性等六大方面论述结构设计对绿色建筑的重要作用。

【关键词】绿色建筑 建筑形体 结构体系 结构优化 工业化 高强材料 耐久性

随着我国现代经济社会的发展，人们对生存环境和生活方式的要求越来越高，但生态环境却在不断恶化，不科学的开发方式使生态问题日趋严重。在这种形势下，绿色建筑应运而生，绿色建筑的三大要素是：节约资源（节能、节地、节水、节材），保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用与活动空间。所以，从产业链到生态链绿色建筑已成为建筑领域可持续发展的必然趋势。

通常人们认为在绿色建筑的策划、设计和实施中，结构设计相比建筑、暖通、给排水、电气等其他专业，发挥的作用较小。而国家标准新版《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）对旧版标准（2006版）在结构设计方面进行了必要的提升与补充。修订重点包括：突出结构设计的节材效益，新增条文（形体规则性、结构优化设计）。根据《绿色建筑评价标准》（2014版）和结构设计自身特点，以下从择优选用建筑形体、建筑结构体系造型、结构优化设计、采用工业化生产的预制构件、合理采用高强建筑结构材料、建筑结构耐久性等六大方面论述结构设计对绿色建筑的重要作用。

1 择优选用建筑形体

近几年，许多城市出现了建筑外形“新、奇、特”的建筑，把建筑搞得离奇、夸张、怪诞，我们的一些大城市也被国际上称作是世界建筑师的“实验场”。这不仅是对城市的整体规划的一种破坏，也是对建筑本身节能、节材要求的忽略。为了别出心裁，作不必要的变化造型，不合理的超大结构、不均匀对称的平面设计，使得建材用量暴增。

绿色建筑设计应重视其平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能及经济合理性的影响，优先选用规则的形体。现行国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）将建筑形体的规则性划分为：规则、不规划、特别不规则、严重不规则四大类。为实现相同的抗震设防目标，形体不规则的建筑，要比形体规则的建筑耗费更多的结构材料。不规则程度越高，对结构材料的消耗量越多，性能要求越高，不利于节材。

绿色建筑中的结构设计就是要研究建立科学的建筑方案评价指标体系，包括安全可靠的评价指标体系（综合考虑结构、地基、抗震、防火）；经济合理的评价指标体系（全面考虑项目的可行性，适用性及性价比，包括机电设备性格比、运行管理性价比、适用材料性价比等）；美观实用的评价指标体系（实用为本，美观为上，美观又属上层建筑范畴，应考虑包括文化、历史、地域、民族习俗、环境等诸多复杂因素）；适度超前的评价指标体系（科学准确，实事求是地预测今后若干年可能出现的情况和所采用的超前设计、新技术，新产品）。

2 建筑结构体系造型

目前，我国的建筑结构体系，从承重构件材料的类型来划分，主要分为木结构、砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构等四个主要结构体系。

木结构是以上四种结构体系中最理想的绿色建筑体系。具有节能环保性，因为木材是可循环再生材料，节省能源，作为建筑材料从生产到废弃物对环境的影响最小。具有很高耐久性，如果使用得当，木材则是一种稳定、寿命长、耐久性强的材料。但根据我国的国情特点，地少人多，森林覆盖率低，木材资源不足。一般木结构建筑最高为四层，按我国有限的土地资源和人口数量，木结构建筑发展空间有限，更不适合人口密集的大中城市。

砌体结构是指砌块砌体结构，砌块一般包括普通实心砖、空心砖、其他砌块。为保护耕地，如今全国各地都实行了禁止使用粘土砖的相关政策，现在使用的砌块材料主要利用工业废渣和矿渣制成，达到节省资源和废物重复利用的目的，国家和地方也给了相应的优惠政策。所以，砌体结构可作为绿色建筑优先选择的体系。但由于砌体结构本身特点，砌体结构适用于多层和跨度及高度比较小的一般民用建筑，砌筑基本上是手工方式，施工劳动量大，与其他三种结构形式相比抗震性能较差等。所以需要根据实际情况、因地制宜的选择。

钢结构属于绿色建筑结构体系。钢材本身属于可再生重复利用的材料，钢结构自重较轻，抗震性能好，结构构件由工厂化生产，容易保证工程质量，建设施工周期短，造成环境污染少，所以符合绿色建筑要求。目前，从市场来看钢材价格下降明显，钢材产能严重过剩，国家为调整产业结构，消化过剩产能，鼓励建设钢结构建筑，包括政府保障房住宅先期试点选择钢结构。所以，钢结构可作为我国绿色建筑主要结构体系，其发展前景十分广阔。

钢筋混凝土结构是现今我国建筑工程中的主导结构。国外研究表明，钢筋混凝土建筑的耗能量是钢结构建筑的1.2倍，其耗能所产生的CO2排放量为钢结构建筑的1.4倍。钢筋混凝土建筑要消耗大量的砂石、水泥和水，导致国土流失。最后拆除时，其废弃的渣块屑又难以回收再利用，造成环境的大负荷，拆解中的扬尘也造成空气污染。所以，国外专家认为钢筋混凝土结构体系为非绿色建筑，我国却视作主导结构。但彻底改变钢筋混凝土结构体系为我国建筑主导结构的局面尚需有个过程。

3结构优化设计

结构优化是建筑节材的重要途径。在国家标准新版《绿色建筑评价标准》中，结构设计优化被提升为绿色建筑节材部分的最重要的内容。提出对地基基础、结构体系、结构构件进行优化达到节材效果。其中对地基基础的优化主要查看地基基础方案的论证报告中措施和效果的合理性；对结构体系的优化重点查看结构布置是否沿建筑高度采取了变截面或变壁厚或变材料强度等措施；对结构构件的优化重点查看结构优化文件中构件的应力比或柱轴压比、层间位移角等是否合理。通过开展优化设计工作，制定鼓励优化技术的政策文件，指导建立各种结构形式的优选方案，通过对经济、技术和资源的对比分析，提出优化设计报告，这是节约资源达到绿色建筑设计的重要过程。

4 采用工业化生产的预制构件

预制构件是指在工厂或现场采用工业化方式生产制造的各种结构构件和非结构构件。绿色建筑要求各类预制构件重量与建筑地上部分重量相比不能低于百分之十五。工业化生产与现浇施工相比较，可减少建材浪费，同时可减少施工的粉尘、噪音及光污染。研究数据表明，现场施工钢筋混凝土每平方米楼板面积会产生1.8公斤的粉尘和0.14公斤的固体废弃物，在日后拆除阶段则产生1.23公斤的固体废弃物。据统计工业化生产可减少工地现场废弃物三成，减少施工空气污染一成，减少5%的建材使用量，对环境保护意义重大。所以工业化生产有利于绿色建筑的实现。

5 合理采用高强建筑结构材料

建筑采用高强、轻质的材料，可以节约材料、增大使用面积、减小基础荷载还给施工带来方便。同时会促成节能、节约资源、减少废弃物与温室气体排放量。所以国家标准新版《绿色建筑评价标准》对采用高强建筑结构材料提出明确要求：对钢筋混凝土结构，400MPa级及以上受力普通钢筋的使用比例，或混凝土竖向承重结构采用C50以上高强混凝土的比例；对钢结构建筑，根据Q345及以上高强钢材用量；对混合结构，分别对混凝土结构部分和钢结构部分高强钢筋和高性能混凝土的比例；按标准要求进行评定其是否为绿色建筑。

6 建筑结构耐久性

建筑结构的耐久性是指结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维护条件下，在规定的时间内，由于结构构件性能随时间的劣化，但仍能满足预定功能的能力。建筑结构的耐久性是绿色建筑的一个重要指标。建筑工程耐久性降低，缩短工程的使用年限，将造成投资的浪费，同时也造成巨大的资源浪费。我国的钢结构和钢筋混凝土结构的耐久性设计，在相关的国家建筑设计标准中都提出了明确规定。

7 结语

随着我国绿色建筑的蓬勃发展，上海、深圳等发达城市新建建筑都将是绿色建筑，其他省市也逐步提高绿色建筑比例，这就都对建筑的设计提出了更高的要求，建筑的结构设计方法也将随之更新发展。但节约资源、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用与活动空间，与自然和谐共生的建筑，是结构设计不变的理念，结构设计也为绿色建筑的实现起着关键的作用。

参考文献：

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