绿色建筑与钢结构

绿色建筑与钢结构（精选8篇）

绿色建筑与钢结构 篇1

什么是绿色建筑

“绿色建筑”是在全世界实现“可持续发展”的背景下提出的，上个世纪60年代意大利建筑师保罗·泰勒瑞提出了“生态建筑”(Arology，Architecture+Ecology)的概念，即绿色建筑前身。绿色建筑现在在国际上仍然缺少一个统一的概念，随着世界环境危机和能源危机的日益加剧，欧美国家提出的“生态建筑”、“节能省地型建筑”和“可持续建筑”，以及日本提出的“环境共生建筑”等都是从不同角度对绿色建筑的阐述。对绿色建筑的提法的共同特点是将建筑与环境紧密联系，突出以下三个方面：对资源和环境的影响和负荷小；能为人类提供健康舒适的生活环境；要求建筑与自然条件相融合。

我国对绿色建筑的定义：绿色建筑(Green Buildings)是指在建筑的全寿命期内，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。(摘自《绿色建筑行动方案》国务院[2013]1号文件及《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2006)简言之，绿色建筑就是在全寿命周期内四节一环保，满足使用功能的同时与自然和谐共生。

我国绿色建筑评价体系：《绿色建筑评价标准》GB/T 50378—2006，评价体系共由以下六类指标组成：节能和能源利用；节水和水资源利用;节材和材料资源利用;节地和室外环境利用;室内环境质量;运营管理。《标准》适用于住宅建筑(约占我国建筑总面积的2/3)和公共建筑(限于办公建筑、商场建筑和旅馆建筑)，《标准》按满足一般项和优选项的个数将评价结果分为一星、两星、三星3个级别。

我国绿色建筑评价体系国家层面激励政策：2012年4月，财政部和住建部印发了《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》(财建167号文)，明确提出了全国绿色建筑发展的主要目标和财政措施。

2013年1月国务院办公厅转发了发展改革委、住房城乡建设部《绿色建筑行动方案》(国务院[2013]1号文件转发)，明确提出了全国绿色建筑发展的重要任务和保障措施。我国绿色建筑评价体系-地方标准：目前，全国已有20余个省市编制了地方绿色建筑评价相关的标准。例如上海市工程建设规范《绿色建筑评价标准》(DG/TJ08-2090-2012)

国外绿色建筑评价体系：美国能源及环境设计先导计划(LEED，Leadership in Energy & Environmental Design)通过6方面对建筑项目进行绿色评估，包括：可持续的场地设计；有效利用水资源；能源与环境；材料和资源；室内环境质量；革新设计。LEED评价结果的4个等级：合格认证、银奖认证、金奖认证、铂金认证。

英国建筑环境评价方法BREEAM评估的内容包括：建筑性能；设计建造；运行管理。评价条目包括：管理——总体的政策和规程；健康和舒适——室内和室外环境；能源——能耗和CO2排放；运输——有关场地规划和运输时的CO2排放；水——消耗和渗漏问题；原材料——原料选择及对环境的作用；土地使用——绿地和褐地使用；地区生态——场地的生态价值；污染——(除CO2外的)空气和水污染。BREEAM评价结果的4个等级：合格、良好、优良、优异。德国可持续建筑评估体系(DGNB，Dentsche Guetesiegel Nachhalteges Bauen)。日本建筑环境效能综合评估系统(CASBEE，Comprehensive Assessment System for Building Environmental Efficiency)。加拿大绿色建筑挑战计划(GBTool，Green Building Challenge)。绿色建筑关键字

一般建筑对人类环境的不利影响。其中之一就是建筑材料对人类环境的影响：原料生产、部品加工—人工建筑材料带来的问题；自然资源破坏严重；传统建筑材料生产耗能大；传统建筑材料生产碳排放大。一般建筑材料对人类环境的不利影响：比如我国2003年的水泥产量为7.4亿吨，而同期世界总产量为16亿吨，我国水泥产量占世界总产量的47%，生产消费1吨水泥=石灰石1吨+水0.6吨+沙子2吨——排放CO21吨。2003年我国消耗：石灰石

7.4亿吨、水4.44亿吨、沙子14.8亿吨、排放CO27.4亿吨。

我国土木工程的快速发展，是以对资源的极大消耗、对环境和自然景观、生态的破坏为代价而实现的。土木工程的可持续发展已经成为我们不得不面对的问题。常规施工建设对人类环境的不利影响，土木工程建设带来的问题——浪费资源情况比较严重，我国每年建成房屋的95%以上属高能耗建筑，单位建筑面积能耗是气候相近发达国家的3倍；我国钢材利用率仅为65%，而发达国家大多在80%以上。在我国，建筑能耗已接近社会终端总能耗的30%；建筑工程的材料消耗量占全国总消耗量的比例大约为：钢材占25%，木材占40%，水泥占70%；每年新建工程产生垃圾约4000万吨。使用、拆除过程对人类环境的不利影响，使用过程带来的问题：耗能大，碳排放大；采暖制冷、生活垃圾破坏自然和谐。拆除过程带来的问题：大量建筑垃圾；大量粉尘污染环境。

土木工程行业资源浪费、破坏环境的有所表现：设计求异，建筑能耗高，如有的工程用钢指标高达712公斤/平方米，创造了世界最高耗钢量的记录，并出现了屋顶结构自重达到活荷载10倍以上、占总荷载70%以上的极不正常现象，为其安全性埋下隐患。为了形成建筑师刻意营造的杂乱无规律的外表图像，次结构的构件和节点都将扭曲，受力最大的部位不得不采用昂贵的Q460、厚度达110毫米的厚钢板，增加了制作和安装的难度，延长了工期，其制作和安装的单位造价上升到了一般大型钢结构建筑的一倍以上。工程总造价高昂。还有的工程设计求异，建筑能耗高，建于8度抗震设防区工程，高度为234米的超高层建筑，建筑方案为高空大悬挑的倾覆性不平衡体型，整体前倾且在高空悬臂外伸75米的建筑造型已无法得到抗震合理的结构体系，用钢指标高达296公斤/平方米，总用钢量14万吨，是世界用钢量最大的单体建筑。造成资金和能源的巨大浪费，并给主楼的抗震设计留下了无法弥补的隐患。

规划滞后，大拆大建：城市规划不甚合理，大片的拆建现象比比皆是，官员决策，随意修改城市规划，大拆大建的情况比较突出，很多城市不切实际的兴建大学城、科技开发区和经济技术开发区，造成土地资源的极大浪费。建筑寿命短：建筑寿命短主要有两个方面的原因，其一，建筑质量本身不过关，其二，城市规划变动频繁，2011年3月，南京太平南路一地铁施工点附近的一排梧桐“修整”后留下树干，树身上喷涂了迁移编号。片面追求政绩工程，不合理的城市规划及盲目的旧城改造，导致了环境污染，绿色资源破坏。

绿色建筑关键字就是节能、能源利用；节水、水资源利用；节材、优质材料利用；节地、土地资源利用；室内外环境保护及生态环境；绿色施工；运行信息管理、绿色运行管理；可持续建筑。

绿色建筑的使命

绿色建筑与社会可持续发展的关系，社会可持续发展的根本要求：自然资源的可持续利用，满足社会的长期需要；环境保护符合人类生存的基本条件。实施“四节一环保”是可持续发展的具体化。绿色建筑的要求：绿色建筑以社会可持续发展思想为基础；推行绿色建筑是社会可持续发展思想的继承、创新与具体实施。绿色建筑的内涵：安全性；适用性；经济性；耐久性；四节一环保；绿色施工；使用过程的节能性；拆除可重复利用。绿色建筑行动的实施：实施各阶段有规划、设计、施工、运行使用阶段、维护阶段等。各阶段实施者：注册规划师；注册建筑师；注册结构师；注册设备工程师；注册土木工程师。

钢结构建筑的优势

有以下几大特点：安全可靠——材质均匀；力学性能清楚；计算及分析规范成熟。抗震性能好——我国70%以上城市在抗震区，地震灾害频发，钢结构建筑具有良好的抗震性能。钢材延性好——能利用钢材塑性变形耗能；钢结构建筑震害少、震害轻。耐久性好——材料性能不因时间长而损伤；正常维护下可以长期使用，不受时间限制。减轻地基受力——钢结构建筑自重较轻，减轻地基受力。增加使用面积、减小建筑总高度——钢材强度大，梁、柱、墙、板等截面小；结构构件轻量化，降低建筑自重。全部工厂制作——质量有保证，部品品质高，安全耐久；节能、节水、环保、减排。安装简单、建设工期短——现场机械化施工，部品工厂化制造，建设工期短。结构和构件轻、运输方便——运输量少、节能，运输过程中对环境污染小。易拆除，部品可重复利用、材料可循环利用等优点。综上所述，钢结构具有轻、快、好、省的优点，目前是绿色建筑最佳的结构形式。

推广绿色建筑的建议

推广绿色建筑存在的瓶颈：经济瓶颈：增加的费用谁买单？建筑收益谁保证？理念瓶颈：增加人力、财力投入有无必要？科技瓶颈：绿色建筑的科技成果缺乏；研究项目资金谁提供？科技成果谁支持？人才瓶颈：缺少具有绿色建筑的设计和施工技术等方面的人才。

绿色建筑与钢结构 篇2

一、绿色建筑是后金融危机时代我国建筑业发展的主方向

(一) 发展绿色建筑是建设资源节约型社会的必然选择

长期以来实行的粗放型的经济发展模式使我国陷入了环境污染严重、资源短缺和经济可持续发展能力不强的被动局面, 严重制约了我国的现代化进程和国家的安全战略。据有关资料统计显示, 在我国近400亿平方米的既有建筑中, 99%属高能耗建筑;每年新建的近20亿平方米建筑中95%仍属高能耗建筑, 其单位面积能耗约28%, 再加上建材生产的能耗, 用于建筑的能耗已占到社会总能耗的40%。此外, 我国还是世界上年新建建筑量最大的国家, 每年20亿平方米的新建建筑消耗了全世界40%的水泥和钢材, 每年建筑垃圾排放量高达4亿吨, 占世界垃圾总量的30%~40%。目前, 我国已经进入城镇化和工业化进程的加速期, 桥梁、铁路、公路、地铁、轻轨和保障性住房等基础设施建设将大范围展开, 如果再不转变建筑行业的发展模式, 我国的环境污染和资源消耗等问题将更为严峻。而发展绿色建筑, 在建筑活动和建筑的全生命周期内可以最大限度地节能、节地、节水、节材, 高效利用资源, 最大限度减少对环境的破坏, 促进我国建设环境友好型和资源节约型社会目标的实现。

(二) 发展绿色建筑实现我国节能减排目标的重要途径

在推进节能减排, 发展低碳经济成为世界各国经济发展的主题的后金融危机时代, 我国作为世界最大的发展中国家和负责任的大国, 推进节能减排、保护全球气候环境是我国应有的历史使命。事实上, 我国也已经提出了到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%的节能减排目标, 并通过多种途径确保使其实现。为此, 我国还提出了建筑的节能目标, 要求从2010年起到2020年, 建筑节能平均节能率要达到65%, 东部地区要达到更高的标准。建筑作为温室气体排放的主要来源之一, 对气候变化有着深远的影响。发展绿色建筑, 使之减少温室气体排放、减轻环境污染, 不管是对实现我国节能减排的目标和发展低碳经济都具有重要的作用。

此外, 发展绿色建筑还是促进建筑企业可持续发展的内在要求, 建筑业的发展模式必须实现由粗放型向集约型的绿色建筑的转变, 通过加强技术创新, 提高科技含量, 坚持质量与效益并重, 实现企业与经济社会的同步发展。

二、钢结构企业对绿色建筑发展的作用及其发展优势

钢结构建筑具有自重轻、环境破坏小、强度高、抗震性能好、地基基础费用低、建筑空间使用面积利用率高、节水、施工占地少、噪音小、粉尘少、施工周期短、造价容易控制、建筑材料可循环利用、建筑垃圾和环境污染低、易于产业化生产等特点, 被成为21世纪的“绿色建筑”。与传统的钢筋混凝土建筑相比, 钢结构建筑在基础造价上可节约30%, 房屋面积利用率高7%~10%, 施工工期缩短约30%。正是基于上述优势, 随着我国重点项目和城市基础设施建设的推进, 钢结构在我国火车站、剧院、机场、高架桥、地铁、轻轨、铁路桥梁、城市基础设施及大跨度、多高层住宅等建设中的运用进一步扩大。北京、浙江、上海和山东等城市已经在大力推广钢结构住宅示范工程, 这标志着钢结构正逐步成为我国现代化住宅建筑发展的趋势。

事实上, 经过近十几年的发展及我国发展战略的转型, 钢结构企业发展积累了较为坚实的基础和获得了良好的发展机遇。一是钢结构企业规模不断扩大和技术日益成熟。截至2010年底, 我国拥有规模不等的钢结构加工、制作企业1万多家, 一级钢结构专业资质企业400余家, 年加工能力5万吨以上的大型钢结构企业39家, 形成了一批以中冶、中建、宝冶等为代表的国有钢构企业和以杭萧、精工、东南网架为代表的民营钢结构企业以及集教学、科研、设计、制作、安装、配套产品及设备为一体的庞大产业链, 而且这些企业在一些技术领域已经达到或超过了国际先进水平, 并建成了诸如奥运鸟巢、中央电视台新址、上海环球中心、当代万国城、首都机场三号航站楼等一批高水平的钢结构建筑产品 (1) 。二是扩大内需的发展战略拓展了钢结构企业的发展空间。在我国深入实施扩大内需发展战略的背景下, 钢结构企业将在火力电厂的主厂房和锅炉钢架, 交通工程中的钢桥梁、铁路桥梁、飞机场候机楼、火车站候车大厅, 市政建设中的地铁、轻轨、城市立交桥、高架桥、环保工程、城市公共设施、临时房屋及保障性住房等方面大有作为。相关数据显示, 我国每年新增建筑20亿平方米的发展趋势还要持续25至30年, 仅2011年我国新开工建设的保障性住房和各类棚户区改造住房就达1000万套, 而今后5年新建保障性住房要达到3600万套。但是, 目前占我国建筑产业三分之一份额的住宅建筑市场的钢结构所占比例却不足1%。如果我国每年竣工6亿平方米的城镇住宅建设有5%采用钢结构, 按多层、高层建筑平均50千克/平方米钢材计算, 用钢量每年将达到150万吨 (陈禄如, 2009) 。三是政府政策的支持为钢结构企业发展提供了强大保障。1998年, 我国就要求把钢结构作为建筑新技术进行推广应用, 把建筑钢结构行业作为“十五”期间国家发展的重点, 并在2009年把钢铁产业作为我国十大规划调整产业之一和发布了《钢结构住宅建筑产业化技术导则》。我国还相继修订了约90本建筑钢结构的钢材、设计、制造、施工有关国家行业标准、规范, 编制了《住宅性能评定指标体系》、《公共建筑节能设计标准》、《健康住宅建筑技术标准》等标准和2010年《建设事业技术政策纲要》。这些政策为我国钢结构住宅建筑产业的快速健康发展提供了有力保障。

(1) 中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会.建筑钢结构行业发展的十二五规划[EB/O L].中国物资采购网, 2011-05-05.

三、基于钢结构企业发展绿色建筑的战略选择

(一) 强化政府规划职能, 引导钢结构产业科学合理发展

毋庸置疑, 通过钢结构建筑发展绿色建筑应该是建筑行业实现节能减排的新方向, 国家制定的诸多发展钢结构建筑的利好政策和钢结构具有的优势也必将使钢结构建筑具有更为广阔的发展空间。但是, 建筑业作为我国国民经济的重点支柱产业的特点决定了其必须依靠政府的科学规划和引导才能得到更好的发展。实践也已经证明, 任何产业的发展必须符合国家经济发展的方向和行业的发展规律才具有可持续发展的可能性。因此, 必须要强化政府对钢建筑的规划和引导职能。一方面, 各级地方政府要结合国家建筑业、钢结构行业特别是《建筑钢结构行业发展的十二五规划》的要求及本地行业发展的实际, 制定和完善包括钢结构行业的发展目标、钢结构建筑重点发展领域等在内的发展规划;另一方面, 政府要加强对钢结构建筑投资领域的引导。钢结构因其具有可循环利用的优点而具有节能减排的优势, 但这并不意味着可以毫不节制地滥用钢结构和对钢结构盲目投资。因为如果钢结构使用量超过了工程对钢结构的实际需求量, 或者地方政府部门为了过度追求钢结构建筑对钢产业的拉动作用或者为彰显“节能减排”的政绩而盲目投资钢结构企业, 势必造成钢结构的资源浪费, 对节能减排起到反作用, 甚至会导致钢材料价格上涨和市场的无序竞争, 使钢结构加工和安装企业陷入被动的发展局面。

(二) 完善制度及行业标准建设, 营造钢结构企业良好发展环境

一是要建立完善钢结构建筑行业的准入退出机制。鉴于钢结构建筑的技术要求较高和建筑业对国家公共基础设施及住宅业安全的重要性的实际, 相关政府部门要建立健全钢结构建筑行业的准入退出机制, 重点是要加强对钢结构企业资质和信用体系的认定, 提高钢结构建筑工程的安全质量水平, 促进该行业良性竞争和可持续发展。二是完善法制法规建设。重点是重新修订现行的建筑市场招标办法, 在进行以钢结构为主体的大型公共设施和超高层建筑的招标时, 采取土建和钢结构联合招标或钢结构单独招标的方式, 由业主直接与钢结构企业签订工程合同, 解决现行的在以钢结构为主体的工程项目中因总承包单位技术、设备等方面的制约将工程转包给钢结构企业, 导致钢结构加工、安装企业成本风险增大的难题。三是完善钢结构建筑的监管机制。在进一步完善钢结构建筑行业相关政策法规的基础上, 国家、地方政府相关部门及行业协会组织应联合成立有关监督检查部门, 加强对钢结构建筑材料、规划、设计、施工等全方位的检查监督, 确保工程安全并提高其质量水平。

(三) 加强技术创新, 提高钢结构企业的核心竞争力

不管是出于企业自身可持续发展的需要, 还是为应付国外钢结构企业的冲击, 都要求钢结构企业必须通过加强技术创新提高企业核心竞争力。第一, 改善企业施工工艺, 减低材料消耗, 逐步淘汰高耗低能、工艺简陋的传统工艺, 提高钢结构建筑产品的推广利用价值。第二, 强化钢行业科研机构、协会组织以及与高等院校的科研合作, 加强对钢材料技术的基础研究和开发, 把高强度、高韧性等具有良好焊接性能的钢板和型材作为钢结构材料研究的重点领域, 开发出更多耐候耐火、耐低温、耐海水腐蚀、耐化学介质腐蚀的功能性钢材, 促进其升级换代, 增强钢结构建筑的使用期限。三是提高钢结构设计水平, 重点是推进对钢结构体系选择、节点构造处理和构件优化的研究, 改善钢结构性能, 降低结构造价。四是加大对钢结构企业自动化设计、制造、安装等方面的软件和技术产品研发的资金投入, 增强自主知识产权, 提高钢结构企业信息化和自动化水平, 以数字化信息技术加强企业的现代化管理。

(四) 树立科学的政绩观和发展观, 确保钢结构企业发展方向与经济社会发展导向相一致

可以预见, 钢结构建筑由于其特有的优点符合我国低碳经济的发展方向而必将成为我国建筑业发展的新宠儿, 进而在我国包括保障性住房在内的未来建筑业中具有广阔的发展前景。但是, 我们必须清醒地认识到, 建筑业不但负有节能减排、拉动国内需求的重任, 而且还肩负着保障和改善民生的历史使命。特别是在我国因加速城镇化进程需要大力推进保障性住房而钢结构建筑很可能成为保障性住房建设的发展方向的经济转型时期, 钢结构企业在参与建设保障性住房过程中保障住房者和建筑工人的生命安全的重任尤为艰巨。这是因为, 如果忽视其质量, 很可能会造成重复建设, 浪费社会资源, 进而产生大量建筑垃圾, 甚至还会引发安全生产事故问题。由于房屋拆建引发社会矛盾, 影响社会稳定, 给人们群众的生命安全带来威胁。1999年的重庆綦江县彩虹桥垮塌、2011年的昆明机场在建桥梁坍塌和韶赣高速桥梁坍塌等事件就是典型的例子。这种以重复建设拉动G D P增长的政绩观和发展观与当前我国所倡导的建设“节约型社会”的精神和“保障和改善民生”的要求是严重相悖的, 与科学发展观更是背道而驰。为此, 地方政府和钢结构企业必须树立正确的政绩观和发展观, 正确处理好地方经济增长、企业经营效益与社会效益的关系, 把好质量关, 把包括钢结构建筑在内的建筑业提升到保障人民生命财产、建设社会主义和谐社会的高度予以认识, 这是任何企业实现可持续发展的唯一选择, 也是企业管理者应有的职业道德。

摘要：绿色建筑是我国建筑业发展的必然趋势, 钢结构建筑不但符合绿色建筑的发展方向, 而且还具有良好的发展前景。文章认为, 钢结构企业的发展应在树立科学的政绩观和发展观的基础上, 强化政府规划职能, 引导钢结构产业科学合理发展;完善制度及行业标准建设, 营造钢结构企业良好发展环境;加强技术创新, 提高钢结构企业的核心竞争力。

关键词：后金融危机时代,钢结构企业,绿色建筑

参考文献

[1]仇保兴.我国绿色建筑发展前景及其对策建议[J].住宅产业, 2011, (3) .

[2]陈禄如.我国钢构行业发展现状与前景[N].建筑时报, 2010-03-11.

[3]张光灿.绿色建筑与我国建筑企业发展战略[J].建筑经济, 2007, (9) .

[4]中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会建筑钢结构行业发展的十二五规划[EB/O L].中国物资采购网, 2011-05-05.

[5]姿一.中小钢结构企业转型升级势在必行[N].中华建筑报, 2010-07-22

简述绿色建筑的结构优化设计 篇3

【关键词】绿色建筑；结构优化设计

随着社会经济的快速发展，人们对居住环境要求的提高，对自身身体健康也越来越重视，基于此使得绿色建筑成为未来建筑领域的发展趋势。绿色建筑是在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、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。那么如何实现绿色建筑呢？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。修订的重点包括突出结构设计的重要性，而结构设计的关键就在于结构优化设计。以下从两个方面来论述绿色建筑的结构优化设计。

1、结构优化设计在绿色建筑中的作用

从绿色建筑造价方面分析。众所周知，绿色建筑与一般建筑相比建设成本略高，根据研究统计一星、二星级绿色建筑每平方米要增加50至100元左右，三星级绿色建筑要增加200元左右。从工程造价方面分析，建筑施工阶段大约决定了建安造价的20%，建筑设计阶段大约决定了建安造价的80%。而建筑设计阶段的结构设计就决定了整个建安造价的40%到60%以上，对于住宅来说大概是60%以上，对于公建大概是50%以上。同时，和发达国家相比，我国的建筑平均用钢量大大高于他们。与社会平均水平相比，经过结构优化的住宅和公建的钢筋混凝土工程项目，一般每平方米工程造价可以节省60到170元，钢结构或城市综合体潜力更大。由此可见，在节省建设资金方面，绿色建筑的关键环节是绿色建筑设计，绿色建筑设计的关键环节是结构优化设计。所以，结构优化设计是实现绿色建筑的重要途径。

从节约资源，保护环境、减少污染方面分析。目前，钢筋混凝土结构依然是我国建筑工程中的主导结构。我国的绝大部分建筑采用的是现浇的钢筋混凝土结构，大量的使用水泥、砂石、钢筋，其中水泥消耗了大量的能源，造成了大量的污染，国内砂石和铁矿石的资源在日益枯竭。最后建筑寿命终了拆除时，其废弃的渣块屑又难以回收再利用，将有巨大的垃圾需要处理，造成环境的大负荷。因此迫切的需要减少材料的用量，降低资源消耗，减少钢材、水泥的消耗，减少生产过程中的碳和其他污染物的排放，减小对环境的影响。而结构优化设计在降低建筑钢筋、混凝土消耗具有关键作用。

2、绿色建筑中结构优化设计方法

在国家标准新版《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）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。结构优化设计包括：对地基基础、结构体系、结构构件三个方面进行优化达到节材效果。

地基基础优化方面。地基基础是建筑结构主要的组成部分，关系到整个建筑结构安全性与经济性，多高层建筑下的基础厚重、混凝土和钢筋用量都很大，优化空间也很大，通过优化设计在建筑基础设计的安全性和经济性之间寻求一个合理的平衡点是结构基础优化的目的。首先从基础造型和布置开始，通过结构计算来验证基础方案的准确性和可行性，再根据规范和实际工程经验对建筑材料的选用进行合理的分析，使其得到充分的利用。基础工程的造价在整个建筑工程造价中所占的比例较高，尤其在地质条件比较复杂的情况下。因此在建筑基础优化中遵循合理造型、计算准确、材尽其用、符合规范的原则，对建筑基础设计进行合理、细致的优化，能够起到降低工程造价、节约资源的作用。

结构体系优化方面。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。但由于我国的国情特点和木结构自身特点，在我国建筑领域占比重极小。砌体结构优化相对而言设计计算性不强，主要是概念设计优化和构造设计优化。可遵循以下原则：优先采用横墙承重或纵横共同承重；纵横墙的布置应均匀对称；纵横墙竖向应上、下连续，不宜采用上刚下柔的结构；钢结构以钢材制作为主的结构，属于绿色建筑结构体系，未来发展前景广阔。钢结构优化可遵循以下原则：选择结构平面布置合理的钢结构方案，方案结构的传力途径与受力尽可能简单、明确；加强设计连接节点优化；完善整体布置和构件设计。

钢筋混凝土结构是现今我国建筑工程中的主导结构。结构设计方案的优化的方法可分为截面优化、形状优化、拓扑优化、布局优化以及满应力优化等。结构设计优化可遵循以下原则：精确计算荷载值，准确理解规范；结构与建筑专业协调；合理的选用钢筋和混凝土标号；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。总之，在优化设计的过程中，要以建筑结构的安全性、适用性和耐久性为基础，合理地确定结构的可靠度水平，采取最经济的手段，使结构具有各种预期的功能。

结构构件优化方面。结构构件设计比较具体，可定量分析，把握单体构件的设计也是实现总体优化设计的基础环节。钢筋的强度、混凝土的性能、构件的高度和宽度、箍筋的间距等方面的设计都影响结构构件的性能。不具备实用功能装饰性构件在建筑中大量应用，在施工中较少采用工业化生产的预制构件，都影响工程的造价。建筑功能、柱网跨度、荷载大小等因素对整体结构的优化具有影响。最后，需要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。

总之，结构优化设计是實现绿色建筑的重要方法，可以为绿色建筑节省资金，为社会节约资源、保护环境、减少污染，具有经济效益和社会效益价值。随着现代科技水平的发展进步，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）等新的技术手段已运用到结构优化设计中来，使得结构优化设计技术手段更加丰富，在遵循“经济、适用、合理”的设计原则下，结构优化设计将为绿色建筑发挥更大的作用。

参考文献

[1]中华人民共和国住建部.绿色建筑评价标准（GB/T50378-2014）[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

浅谈绿色建筑与绿色施工 篇4

【摘要】：表述了绿色建筑和绿色施工的定义以及二者的区别。阐述了传统施工和绿色施工的区别和联系。分析了绿色施工在我国推广过程中遇到的困难，给出了如何推进绿色施工的措施。介绍了绿色施工技术在建筑工程中的应用。

关键词：绿色建筑

绿色施工

节能

环保

节水

工程技术的创新

应用

可持续发展

Abstract：Explain the difference between green building and green construction and the definition of the two party.Analysis of the green construction encountered in the promotion of our country in the process of difficulties, how to promote green construction measures are given.Application of green construction technology in construction engineering.Keyword：Green building Green construction Energy saving Environmental protection Water saving Innovation Engineering Application Sustainable development 引言：随着我国经济的高速发展，造成了大量的自然资源以及环境资源消耗，其中又以建筑业消耗为首。近年来，以环保绿色为原则，在尽量少耗能的情况下使资源利用达到高效化，实现社会经济与环境的和谐发展，绿色建筑以及绿色施工已经成为了未来发展的必然选择。

一、绿色建筑与绿色施工

1.1 绿色施工：

2005年，原建设部、科技部联合出台了建筑全寿命周期内的《绿色建筑技术导则》，旨在引导、促进和规范绿色建筑的发展。绿色施工是指工程建设中，在保证质量、安全等基本要求的前提下，通过科学管理和技术进步，最大限度地节约资源和减少对环境负面影响的施工活动，实现四节一环保(节能、节地、节水、节材和环境保护)。1.2 绿色建筑：

绿色建筑并不是说建筑物是绿色的，它指的是在建筑物的使用周期内，通过各种先进的技术和新材料，使其能够最大限度地减少对资源和环境造成破坏，为人们的生活和健康提供一个良好的、舒适的空间，并与自然环境和谐的共存。1.3 绿色建筑与绿色施工二者的区别

绿色建筑与绿色施工是不同的概念，其中绿色建筑不一定通过绿色施工才能实现，绿色施工后得到的建筑也未必是绿色建筑。绿色建筑强调的是全寿命周期，而绿色施工的着重点在施工阶段。在建筑评定上也是对绿色建筑进行评定，而缺乏对绿色施工的评定。绿色建筑的一个特点就是应该达到绿色施工，而并不只是在规划和设计阶段，因为施工阶段是浪费资源、使用能源、产生建筑垃圾等最多的一个环节，这些浪费和对环境的破坏在后期很难进行弥补，也偏离了最初对绿色建筑的定义；而另一个方面，如果绿色施工后得到的建筑不是绿色建筑，那么在以后的使用过程中会增加建筑的维护费用，造成能源和资源的浪费。

二、绿色施工在我国推广过程中遇到的问题

2.1 绿色施工与传统施工的联系和区别

绿色施工与传统施工的联系是绿色施工是按照科学发展的理念对传统施工进行材料和技术以及其他方面上的创新与提升。同时二者又有很大的区别，对于传统施工来说，工程的安全、质量、工期以及成本是最重要的控制目标，而绿色施工在继承传统施工目标的基础上，还把对环境的保护和资源的节约以及回收利用作为了控制目标，强调高效利用资源和实现可持续发展，是达到对自然环境和人类社会影响最小、资源得到高效利用和保护的一种施工模式。显然，相比较于传统施工，绿色施工更能满足社会可持续发展的要求。2.2 绿色施工在我国的发展实施现状

结合我国的具体情况而言，绿色施工在实际推广过程中仍然遇到很多制约因素，存在着深度、广度严重不足，施工过程中不够规范化、理论多、实践少等等一系列情况，这也直接导致了我国在工程建筑中绿色施工推广过慢，有待进一步地规范与完善。

2.3 绿色施工在推广过程中遇到的问题 2.3.1 绿色施工的成本问题：

施工方的首要目标是用最低的成本、最短的工期完成项目，推进绿色施工一般都会增加施工成本，因此绿色施工与施工承包方在短期目标的价值取向上明显不一致，这将导致绿色施工难以推进。

2.3.2 相关的行政监督机关在管理制度上缺失，激励机制不健全

我国还没有系统科学的制度对绿色施工给以促进、评价和管理，即目前政府、建设方、施工方没有形成目标明确、责任清晰、考核便捷的促使绿色施工落实到位的政策、法规体系，有些建筑企业虽有绿色施工的想法，但由于缺乏相应的激励机制，在成本控制的压力下只能望而却步。

2.3.3 当前的施工技术和施工工艺还不能满足绿色施工的要求

当前我国建筑行业对绿色施工技术的系统研究不够深入，采用的还是针对安全、质量和工期这三大目标的传统施工技术和施工工艺，缺乏综合“四节一环保”的绿色施工工艺标准及量化指标，针对建筑工程的地基基础、主体结构、安装和装饰工程等环节的绿色施工技术研究尚处于起步阶段。2.3.4 我国的工业化水平较低

工业化是实现绿色施工的重要途径。工业化建筑是目前国际住宅建筑行业发展的主流，住宅工业化建设效率是传统住宅建设的3～4倍，同时更可以大大缩短工程建设周期，减少污染，降低噪声，保证绿色建筑和绿色施工持续有效地推行。中国绿色工业化建筑还远远不够，而未来5年内中国还将面临大面积的新增住宅，故建筑工业化在我国实际应用的程度很低，这也阻碍了我国绿色施工推进的步伐。

三、推进绿色施工的相关措施

3.1 增强全社会对绿色施工的认识

首先，加强绿色施工在社会当中的宣传力度和教育广度，使公众对绿色施工有一定程度上的认识。加强各建设部门对绿色施工的重视度，增强在施工方面的可持续发展观念。其次，建立示范性绿色施工单位或者企业的评价机制。最后，还要加强公众的监督与参与。3.2 完善绿色施工管理体系

由于现阶段房地产行业存在暴利，使得现在的开发商来自各行各业，他们对绿色建筑和绿色施工的认识相对薄弱，其宗旨是利益的最大化，所建造出来的房屋能以最小的代价换取最高利益就已经满足，不重视绿色建筑和绿色施工所带来的内涵价值，反而可能以为会增加工程成本。其实推行绿色建筑和绿色施工不仅能够节约生产成本，而且可以降低日后生命周期内的维护费用。因此，建设绿色建筑和推行绿色施工应该确定在立项之前，尤其是在招投标过程中应明确建设绿色建筑和采用绿色施工，具体实施方案交付给设计单位和施工单位，各自出方案进行设计和建设，做出周密、全面的准备和安排。3.3

进一步促进绿色施工技术的实际应用 3.3.1 降低绿色施工技术成本 3.3.2 签订绿色施工管理协议

3.3.3 做好扬尘的控制工作，减小污染 3.3.4 防止土壤流失，控制施工用地 3.3.5 较少污水的排放，防止水污染 3.4 加大绿色施工的奖励制度

目前颁发给施工单位的奖项有“鲁班奖”、“詹天佑奖”等，但是尚未设置绿色施工奖等鼓励措施来推广绿色施工，而且“鲁班奖”和“詹天佑奖”的评选也不包括绿色施工。这些奖项已经给很多企业做了“活广告”，间接地提高了企业的竞争力和排行，而很少有企业因为绿色施工方面做得突出而显著提升了竞争力和知名度。因此，在这方面需要政府和建设单位予以重视和鼓励，例如设置奖项等鼓励措施来推动绿色施工，采取这些实质性的鼓励可以达到事半功倍的效果。3.5 在项目设计阶段就倡导实施绿色施工

在设计阶段就应提倡采用绿色施工，使绿色施工的概念更加深入人心。因为施工阶段是规划和设计的实施阶段，在进行设计时就应对施工方案进行优化，采用节材和节能的方案，可以从源头上解决绿色施工难以推广的问题。

四、绿色施工技术在建筑工程中的应用

4.1节能与能源利用：其主要包括大型施工机械的节能、中小型施工机械与现场照明的节能以及生活与办公区域的节能3部分。4.2节水与水资源利用：其主要包括如何提高用水效率以及对其他水资源的合理利用。

4.3节材与材料利用：其主要包括降低材料的损耗、提高周转材料的利用率以及对施工余料及废弃材料的利用。4.4节地与施工用地保护：其主要包括对施工场地及周边的土地保护以及减少对土体的扰动。

4.5环境保护：主要包括光污染控制、噪声控制、扬尘控制、污水排放、建筑物和地下管线保护以及建筑垃圾的再利用。

五、结语 绿色施工是一个长期而复杂的系统工程，以最大限度的节约资源和减少环境的负面影响越来越受到人们的重视。绿色施工涉及多个行业和多种专业，需要政府的政策引导，需要建设、设计和施工等单位及社会各界具备绿色施工意识并积极参与，还要采用税收调节、提高绿色施工含金量等激励机制，加强绿色施工技术及配套理论的创新研究，加强施工工业化和信息化的步伐。尽管我国已经倡导发展绿色施工，但是在施工现场往往并没有真正落到实处，其发展受到诸多因素的制约，这就需要制定相关的政策和法规进行规范和约束，加大绿色施工技术的推广力度，使工程项目尽快向绿色建筑靠拢，使工程项目在初步设计时就具有相关的条件和基础，并向最终目标——绿色建筑迈进。

参考文献

1.中华人民共和国住建部，《绿色施工导则》【z】．北京：中华人民共和国住建部，2007 2.韩海平陈方宇 胡其志等 《浅谈如何推进绿色施工》 【j】 江西建材（施工技术）154—79 3.郭守成 《略谈绿色建筑和绿色施工》

建筑材料与绿色装修 篇5

论

文

浅谈建筑装修材料

对于建筑装修，我在小时候就有所了解，这主要原因是我父亲从事室内装修工作，有时我妈妈也会去帮父亲做一些装修方面的工作，而且还会把我也带到工作的地方去，我记得当时最快乐的事情就是看着父亲拿着刷子蘸着一个铁圆柱筒里兑了汽油的带颜色的液体！（当时也不知道那是什么东西，但我特别喜欢它的味道，觉得好神奇，不过我妈妈特别讨厌它的味道。）一个全是原木颜色的柜子，在父亲的手中转眼间变成了带有漂亮颜色的“艺术品”！转眼间，我已经是大二的学生了，再过两年我也该进入社会中，用自己近几年所学的知识来奉献社会，同时去实现自己的价值。儿时的疑惑，在此刻我也了解到了答案，原来神奇的液体就是油漆!在选课时我一看到装修这个词就毫不犹豫的选了这个课，我特别想了解更多关于这个方面的知识，这个学期也快结束了，我从老师的讲解中获得了装修方面的知识，不过我觉得上一学期的课远远不能满足我的要求，我还需要在课余时间多关注装修方面的动态，同时也为自己扩展视野！

我自己对材料方面的兴趣比较大，下面我就谈几种装修材料！一．油漆

既然我小时就对油漆深感兴趣，我就先谈谈油漆。油漆是一种装饰材料，这材料可以采用不同的施工工艺涂布在物件表面上，形成黏附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。公元前1500 年，在法国和西班牙的山洞里，油漆已用于绘画和装饰。公元前6000 年，我国已用无机化合物和有机颜料混合焙烧对油漆加以改进。公元前1500 年，埃及人用染料如靛蓝和茜草制造蓝色和红色颜料，但这种油漆还很不完善。18 世纪，由于对亚麻仁油和氧化锌的开发利用，使油漆工业迅速发展。20 世纪，油漆工艺有了重大发展，出现了粘着力更大、光泽度更高、阻燃、抗腐蚀与热稳定性高的各种颜色的油漆。现在中国已经向环保漆迈出了一大步！

油漆的作用

（1）保护作用

物件暴露在大气之中,受到氧气、水分等的侵蚀,造成锈蚀、木材腐朽、水泥风化等破坏现象。在物件表面涂以涂料,形成一定的保护膜,能够阻止或延迟这些破坏现象的发生和发展,使各种材料的寿命得以延长。（2）装饰作用

不同材质的物件涂上涂料,可得到五光十色、绚丽多彩的外观,起到美化人类生活环境的作用。(3)特殊功能作用

主要有电绝缘、导电、防静电、防腐等功能。

油漆是非常普及的饰面材料，色彩丰富，价格较低，涂刷也比较容易。油漆最常见的用法是涂刷室内墙围子，涂过油漆的墙面可以用水或清洁剂擦洗，这是油漆的最大优点。除了油饰墙面外，油漆还可用来涂饰暖气散热片和管道、自来水管和下水管等。利用油漆还可使旧家具焕然一新，为居室带来现代品味。此外，油漆还可用来油饰室内木质的设备，如壁柜、吊柜，以及地面、踢脚板、挂镜线、窗帘盒等等。时下，市场上油漆有家庭用的外墙漆、内墙漆、木器漆、金属漆、光面漆等，但每种油漆所需干燥时间长短不一，光面漆是属于干燥时间最短的一种，且有防锈蚀，性能极佳，漆膜坚固耐用的优点。如立邦漆的新配方“保得丽超级光面漆”，这种醇酸磁漆流平性好，比同类油漆快干，从而避免了油漆慢干易沾尘的缺点。一般门窗及家用木器、金属表面较适合用醇酸磁漆。家庭墙体则多选用乳胶漆。好的乳胶漆具有遮盖力强，附着力强，耐擦洗，漆膜坚固持久、色泽持久并且有抗霉性能。

涂料在中国的现状

虽然中国涂料产量很高，市场也不少，但是还与美国等发达国家的涂料水平仍有差距。我们的差距主要来源于生产规模、生产企业参差不齐，目前的油漆涂料市场仍处于一片混沌，在弱与强的对决中，小企业、弱品牌自乱阵脚、跟风模仿、乱打价格战，以致深陷泥团、迟迟不能发展壮大。

在3.15消费权益日中，曝光不少国内品牌涂料存在着质量问题。对于消费者都有着蒙上一层恐惧心里，对于国内品牌涂料的发展，便更加艰难。民族品牌涂料庄典漆对此也表示，由于国内大部分企业贪图一时利益，便不顾行业的发展，对国内民族品牌发展突围非常不利。

如今涂料消费市场已经开始转为以消费者为主导，消费者进入全面参与。而如今健康、低碳、环保、崇尚自然成为其消费因素。对于涂料产品，消费者将这些因素作为主要考虑权衡点。而鉴于国内品牌在这方面无法跟上国外的大品牌，因此在选择上，八成消费者会选择外国品牌。纵观国内涂料，也并非缺乏这类品牌。如国内涂漆十大品牌之—庄典漆，其产品也紧跟随消费者潮流，采用先进的纳米涂料科技、仿生涂料科技打造一系列绿色环保涂漆，竹炭清新系列、清味绿韵系列、净味全效系列、荷叶抗污系列等。据业内专家透漏，国内品牌并非没实力，其发展还需要各方的支持。

如今面对复杂的内外因素，涂料行业特别是民族品牌的发展又该如何应对?业内专家认为，民族涂料品牌发展需要了解民族涂料企业的不足及优势，可投入更多的资金和人力去开发性能更好，技术更先进的涂料产品，以此来打破国外企业对高端涂料市场的垄断。发展好民族油漆品牌，需要在引进的外国先进技术的同时结合国内的消费情况，做到质量上乘，价格优惠。

二．给排水管道材料

我所学的专业是给排水工程，因此我们不免会与给排水管道打交道，建筑材料这方面就有与之相关的内容比如给排水管道材料。

按材料分为金属和非金属，通过学习流体力学，我还了解到按照承受压力分类：低压管 承受压力 ≤0.45 Mpa ； 普压管0.45Mpa ≤ 承受压力 ≤0.75Mpa；高压管 承受压力 ≥ 0.75Mpa 家居装饰中管材的选用，既要满足使用要求，又要符合经济合理的原则，选用管材的依据主要是介质的性质，压力，温度等条件住宅装饰中最常用的水煤气管，即可输送自来水，即可输送煤气。此外家居装饰中越来越多的采用新型的化学管材如三型聚丙烯管，交联聚乙烯管，铝塑复合管等，这些引进技术的新产品既能用于冷水又能用于热水的输送，并且还有其他优点如卫生，不结垢，使用寿命长，施工方便等

近年来，随着城市居民的增多，用水量也随之增加，各个城市都在进行建筑工程建设，给排水丁程是建筑工程中不可缺少的一个重要部分。在给排水工程中，占投资比例最大的是管材的施工t其费用约占给排水工程投资的一半以上。因此，给排水工程巾管材选择是很重要的工作之一．

给排水管的选择原刖 1水管的卫生

随着国民经济的发展和社会生产力的进步，“健康”与“安全”是现代人最为重视的两大主题，饮用水的水质以及水管的安全性也就成了人们关注的焦点。金属管材易生锈、易腐蚀、易渗漏、易结垢，可以说是金属管的四大致命弱点。一旦镀锌钢管里的铁与空气中或水中氧气发生化学反应．管道里外都全牛锈，并滋生各种微生物，污染管道中的自来水，这些受污染的自来水中携带的细菌象无形的杀手，时时威胁着我们的健康。2水管的性能

管道标准的选定首先要考虑的因素是在规定的使用压力和温度下具有足够的机械强度，并且对管内流动的流体有好的耐腐蚀性，此外还包括材料和工程的成本适当。经济的发展和人民生活水平的提高，人们对家居环境提出了新的要求。这就要求现代家居必须具备明净亮咐的视觉观感和具有较宽敞舒适的活动空间，体现在居室的装修设计上，管道理所当然要求暗埋敷设，无论是使用卫生上，还是在居室的装饰上，都已不能满足现代家居要求。要跟E发展潮流美化现代家居，就必须采用合适的新型管材来取代传统管材，以确保管道在使用性能良好、使用寿命长的前提下实现暗埋布置。

管道材料一旦质量不好，导致使用过程中漏水、渗水，其危害较大，又很难处理。漏水虽然直接损失相对较小，但往往间接经济损失较大，尤其是暗装水管发生漏水后，需要凿开封闭水管的墙体材料，修复后重新覆盖的墙体材料的色泽很难一致破坏室内装饰的效果。水管漏水后的水流向低层的居室，常常将低层的天花、墙体、楼面装修损坏，因此严把居室装修的水管材料质量非常关键。

3水管的价格

绿色建筑与暖通空调设计 篇6

简述了绿色建筑的基本含义、特性及环境问题.从利用被动太阳能的设计、环境保护的设计以及注重室内空气品质的设计等方面介绍了绿色建筑暖通空调设计的特点及新观念、新方法.指出绿色建筑设计应与其所处地域气候等环境特点相适应,暖通空调系统要支持并必须有效合理地结合被动设计,而且应满足室内空气品质和要求.设计和安装环保节能的暖通空调系统对绿色建筑的经济运行及建筑用户的工作效率有着长期和深远的影响.

作 者：黄翔 颜苏芊 作者单位：西北纺织工学院环境科学与工程系 刊 名：制冷与空调 ISTIC英文刊名：REFRIGERATION & AIR-CONDITIONING 年，卷(期)：20xx 1(5) 分类号：F4 关键词：绿色建筑 暖通空调 节能 环保 设计

绿色建筑结构优化设计 篇7

关键词：绿色建筑,结构优化,结构体系

从造价角度分析, 建筑施工阶段大致决定了建筑安装造价的20%, 建筑设计阶段大致决定了建筑安装造价的80%。而建筑设计阶段的结构设计就决定了整个建筑安装造价的40%~60%以上, 对于住宅来说大概是60%以上[1]。与旧式的建筑结构设计方式相比, 建筑结构设计优化方案可以使房屋建造的成本降低30%左右[2]。从资源消耗方面来分析, 我国现有住宅绝大部分都是采用的混凝土结构体系, 而混凝土结构体系对于砂石钢筋和水泥的消耗量是惊人的, 特别是在水泥的生产过程中需要消耗大量的煤炭资源, 造成了极大的能源浪费和环境污染, 砂石正在被用尽, 铁矿石的价格成倍上涨, 住宅寿命终了时, 将有数量庞大的垃圾需要处理[3]。

2010年12月10日至12日, 在深圳举行的第十二届CIHAF中国住交会上, 绿色建筑的关键在于结构优化这一认识得到了确认。绿色建筑设计是绿色建筑的龙头, 结构优化设计是绿色建筑设计的关键环节[4]。我国的绿色建筑评价标准, 原本就提倡优化结构的设计, 随着2015年1月1日GB/T 50378—2014《绿色建筑评价标准》的实施, 更是将结构优化设计提升为节材部分的最重要内容, 对地基基础、结构体系、结构构件进行优化设计, 并将节材效果的评价分值设为5分。一般认为, 一星、二星建筑每m2增加100元左右, 三星建筑增加200元左右, 这些是没有进行结构优化时的结果。假设结构优化以后, 每m2可节省100元, 意味着一星、二星、三星建筑基本上可不增加成本[5], 有利于建筑技术的推广, 因此, 迫切需要对绿色建筑进行结构优化。

1 国内外城镇绿色建筑结构优化设计研究现状

1.1 基础结构优化

我国在基础优化方面也做了一部分研究, 蒋晓静[6]以上部结构与地基基础共同作用的理论分析为基础, 针对上部结构和下部桩筏基础进行的优化方法研究, 建立优化模型, 拓展优化方法, 并通过算例进行验证。周峰等[7]为减小建筑物基础差异沉降, 针对天然地基、复合地基以及复合桩基, 提出基于差异沉降控制的地基基础优化设计方法, 通过优化天然地基、复合地基以及复合桩基在桩基平面内的支承刚度, 建立地基基础支承体刚度人为优化的数值计算模型, 分析了该方法控制差异沉降的效果。并通过人为优化支承刚度分布的方法, 使基础的弯矩平均减少80%, 不均匀沉降平均减少75%~90%, 近似达到零差异沉降的目标。来潇等[8]结合工程实例, 针对地基条件的不均匀特征和施工影响因素, 采用了长短桩、疏密桩和换填方法的组合地基方案, 并运用地基与基础共同作用分析的原理, 采用SFIA方法进行了拟建建筑物的地基沉降分析, 用工程实践证明, 基于地基与基础协同变形的计算分析方法不仅有效地解决了地基不均匀沉降和地基承载力问题, 而且是复杂地基情况下进行地基基础优化设计和解决施工影响因素的有效手段。

1.2 结构体系优化

1.2.1 混凝土结构优化

混凝土结构优化大多集中在突出新结构形式和新建筑材料的优化组合。

在国外, 北美及西欧地区对混凝土结构的研究主要集中在结构构件结合部位的受力性能、节点的连接方式以及抗震性能等方面。日本、新西兰对混凝土结构的抗震性能方面研究比较深入。

在国内, 对混凝土结构优化设计研究起步较晚。2003年, 秦力[9]针对常用的中高层住宅结构体系的特点, 综合考虑初期投资、灾后损失及维修费用、结构整体刚度、结构整体延性、施工工期和施工难度等多项条件, 建立了基于场地条件和抗震设防烈度的中高层住宅结构选型多目标优化模型, 并采用三标度层次分析法, 同时引入梯形模糊数的概念, 提出了三标度模糊层次分析法 (T—FAHP) 。2007年, 石磊[10]在理论上分析了影响钢筋混凝土住宅结构造价的宏观因素和微观因素, 通过统计、比较、分析大量工程数据, 总结出钢筋混凝土住宅各结构体系钢筋及混凝土用量的合理范围。陆海燕[11]针对高层建筑优化设计中的梁多目标选筋优化问题、构件截面尺寸的优化、多目标结构方案拓扑优化、多目标分灾抗震设计等一系列问题, 以遗传算法和准则法为工具, 开展了优化混合算法的研究, 并基于现有分析及设计软件进行了二次开发。苏文[12]通过对异形柱框架结构、短肢剪力墙结构和剪力墙结构这三种结构体系的抗震指标和经济性能的分析比较, 找出三种结构体系在抗震、经济性能上的差异, 通过这三种结构形式各自特性, 得出其适用范围。陈加军[13]结合预制装配式高层住宅工程算例, 利用有限元分析软件ANSYS, 分别对装配整体式框架–现浇剪力墙结构和装配整体式框架结构进行抗震分析, 通过模态分析和地震反应分析讨论了节点区域刚度变化对结构抗震性能的影响。

1.2.2 砌体结构优化

在国外, 配筋砌体结构已在美国、新西兰成为一种广为应用的结构体系, 美国抗震规范中配筋砌体的适用范围同钢筋混凝土结构。如美国加州一幢13层建筑面积为1.4万m2的配筋砌体建筑——希尔顿旅馆, 采用高强混凝土砌块墙和预应力混凝土空心楼板, 每层只需4.5个工作日, 施工期仅五个半月[14]。砌体中设置钢筋或钢筋混凝土的配筋砌体结构, 具有较高的强度及较好的抗震性能, 如1971年圣佛南多大地震后希尔顿旅馆完整无损, 而与之邻近的一幢10层混凝土框架结构房屋却遭到了严重的破坏。同一次地震中, 第一层为框架结构的Ohve Veiw医院全部受到破坏, 邻近的在房屋一端设有配筋砌块剪力墙的电站却保持完好[15]。

在国内, 砌体结构相关研究与应用已相当广泛。刘桂秋[16]从砌体受压时的平衡条件、变形协调条件以及破坏准则建立了包括砖砌体、未灌心和灌心混凝土砌块砌体在内的砌体抗压强度计算公式, 该公式较全面地反映了块体、砂浆、灌芯混凝土的强度、弹性模量、泊松比、几何尺寸对砌体抗压强度的影响, 简化后的计算公式形式简单, 改进了现行规范计算公式不连续、计算方法烦琐等问题。张宇[17]在基于性能理论思想下, 对既有砌体结构的基础隔震钢筋混凝土预应力外套框架结构进行基于投资—效益准则的优化研究, 通过优化研究的计算结果归纳出不同梁柱截面尺寸, 不同地震波选取, 不同规模的地震作用下, 结构全寿命总费用的变化规律, 找到了加层改造结构的最优设计。邵帅等[18]通过对国内预应力砌体结构的试验研究和理论分析的介绍, 提出了一些需要解决的问题:如开展的试验方法主要是静力方面的, 动力方面的试验少;砌体材料也是一种地域性材料, 关于预应力砌体结构的可靠度及耐久性的研究还应开展等。

1.2.3 轻钢结构优化

近年来, 国内外的一些学者和研究单位专门针对钢结构优化设计开展了大量的科研工作, 并且取得了不少卓有成效的研究成果。Kang Seok等[19]基于和声搜索算法对桁架结构进行优化, 并与传统的遗传优化算法比较结果, 得出和声搜索算法能获得更为精确的优化结果, 且与传统方法都具备良好的收敛性能, 该优化算法不仅局限于优化桁架结构, 对框架结构和网壳结构同样适用。L.Pavlov ci等[20]试图通过拓扑优化和生产工艺相结合的方法, 求得轴对称、连续的最优型钢截面, 并进行了有限约束和无约束优化的对比分析, 最终得到应力集中情况小、质量最轻、刚度最大的合理结构。Charles V.Camp等[21]采用蚁群算法开发了离散型优化设计程序, 使得结构在满足可靠度和强度的前提下, 从美国钢结构协会的型钢数据库中, 优选出使钢结构的总质量达到最低合理截面, 其结果与真实结果偏差小于2%。D.B.Ngim[22]改进了原有优化设计片面单纯追求结构重量最轻的做法, 同时考虑了材料、建造和安装费用。通过对多层平面钢架的测试, 该优化系统不仅显著降低工程造价, 而且提供了更多的关于工程建造和材料消耗的方案。

在国内, 吴学奎[23]通过用STS钢结构设计软件设计与大连已建的某轻钢别墅功能相同的住宅, 对低层轻钢住宅 (别墅) 的常用体系进行比较, 对低层轻钢住宅结构体系选型进行研究, 发现对于低层轻钢住宅, 龙骨体系用钢量要远小于纯框架体系, 约只有框架用钢量的50%, 建议对于四层以下的低层住宅, 应优先选用轻钢龙骨体系。陈世英[24]从理论上说明结构优化设计的数学过程, 介绍ANSYS优化的相关概念、过程, 探讨如何应用ANSYS进行优化设计和设计中应注意的问题。并对工程中广泛使用的轻钢框架结构进行优化设计, 验证了ANSYS优化结果的有效性, 在钢结构住宅广泛使用的条件下, 推广一种可被广大工程技术人员易于应用的优化技术, 节省了大量的钢材。余娟[25]通过对轻钢结构住宅体系的发展水平及趋势的分析, 并对轻钢结构住宅进行研究, 全面系统地对我国轻钢结构住宅进行了经济性综合评价研究, 建立了轻钢结构住宅经济评价体系, 并运用软件验证了轻钢结构住宅是经济环保的新型住宅。薄涛[26]针对轻钢结构因造价普遍较高而在住宅建设中受限制的情况, 在轻钢框架结构的优化设计上进行相关研究, 提出了融合PSO算法和ACO算法的混合算法, 将这种混合算法应用于轻钢框架结构的优化设计中, 从而降低造价, 促进了轻钢结构住宅的推广。

1.3 绿色建筑结构构件优化

李朝银[27]针对钢材造价较高的问题, 通过ANSYS对钢结构构件进行截面优化, 用ANSYS模型计算出该构件的应力值, 并对不同的约束形式试验数据和实际计算值进行分析对比, 模拟值与计算值吻合良好, 精度较高。该方法可作为实际结构设计的一种辅助手段对钢结构构件进行截面优化设计。胡晓鹏[28]以西安地区多层和中高层典型住宅结构为对象, 对高性能混凝土和钢材强度以及结构构件的几何尺寸进行调查, 收集了大量的材料强度和几何参数的资料。在此基础上, 进一步对钢筋混凝土结构构件抗力进行统计分析, 给出了结构构件抗力的统计参数和概率分布模型。顾祥林[29]等提出了基于目标使用期的既有建筑结构构件承载能力验算的极限状态表达式。根据适用于既有结构的荷载和抗力概率模型, 考虑14种代表性的结构构件、不同的可变荷载效应与永久荷载效应的比值、3种可变荷载效应与永久荷载效应简单组合, 对不同目标使用期内的荷载分项系数进行了优化分析。房克强[30]分析了梁柱截面尺寸与节点受力分配的关系。通过变化梁和柱的截面尺寸来分析梁、柱截面尺寸的变化对结构内力的影响关系。对各截面尺寸下的框架模型进行了内力计算分析, 通过对各截面尺寸杆端弯矩和跨中弯矩进行比较, 找出了使梁端的弯矩和跨中的弯矩相差不大, 亦或趋于均衡时的梁柱刚度比的范围。

2 绿色建筑结构优化设计存在问题

与国外相比, 我国对于结构优化设计理念的实际应用远远落后于其理论, 工程实践仍旧不甚普遍, 缺少时间检验。

2.1 基础结构优化

(1) 针对地基基础不均匀沉降的问题, 上部结构巨大的刚度虽能减少建筑物的不均匀沉降、改善筏板的受力状态, 但目前上部结构设计还无法完善地考虑次应力的存在对上部结构的影响。如在桩基础设计中, 若按竖向荷载作用进行布桩, 就无法考虑到弯矩作用下承台底部边桩的反力验算。

(2) 地下空间利用不充分。在地基基础设计中未完全结合岩土工程地质的实际情况、地下室和人防的设置、地基基础的选型等综合因素以充分利用地下空间。

(3) 在对地基基础方案进行优选时, 对沉降缝的设置、地下空间利用和埋深等诸多因素考虑尚且不够全面。

(4) 缺乏相应的地基基础优化论证报告。大多数工程未根据具体场地情况因地制宜, 对项目可选用的从天然地基、复合地基到桩基础等各种地基基础方案进行比选及定性论证。

2.2 结构体系优化

(1) 混凝土结构存在着浪费大量水泥、砂石, 其建筑布局受限制、工业化水平低等缺点。混凝土抗拉强度低, 部分采用了钢筋混凝土楼板, 容易出现裂缝;结构自重比钢、木结构大;室外施工受气候和季节的限制;新旧混凝土不易连接, 增加了补强修复的困难。

(2) 砌体结构体系中, 一些农村家庭随意增厚楼板、大量设圈梁与构造柱、不计成本地将钢筋放入混凝土里, 且使用多种材料混合砌筑房屋, 造成房屋的竖向与横向刚度分布严重不均, 建筑的质量分布不均衡, 加重了砌体民居的抗震隐患。且材料使用不连续, 导致建筑的整体性也得不到保证;配筋混凝土砌块砌体剪力墙中水平钢筋配置过多时, 并不能显著提高墙体的抗剪能力, 造成了不必要的材料浪费。

(3) 我国自主研发的轻钢结构设计软件, 如STS和空间钢结构系统CAD软件3D3S等与国外集结构分析、结构优化和工程智能化为一体的软件有一定差距;我国研发的低层住宅还没有形成完整的结构体系, 包括其结构形式固定、成套的扣配件以及与之相配的材料等。

2.3 结构构件优化

(1) 钢筋和混凝土的强度、构件的高度及宽度、混凝土保护层厚度、箍筋间距等不尽合理的设计导致结构构件抗力较低, 影响建筑的抗震性能及其抗震合理性。

(2) 对一些不具备遮阳、导光、导风、载物、辅助绿化等作用的装饰性构件作为构成要素在建筑中大量使用, 在施工过程中, 较少采用工业化生产的预制构件, 致使相应的工程造价过高。

(3) 在对结构构件进行节材优化论证时, 未对建筑功能、柱网跨度、荷载大小等因素进行综合考虑, 影响整体结构优化的效果。

3 发展趋势

(1) 绿色建筑寿命优化与阶段性优化。根据不同的地域环境, 在工程的使用年限内, 对每一阶段进行相应的方案优化。考察各个阶段的特点, 根据实际结果进行优化方式的确定, 从而对工程的整体寿命进行科学优化。

(2) 绿色建筑的整体性与局部性优化。在对建筑进行优化设计时, 要对每一个下属系统进行相应的优化。地基基础的选择:从天然地基、复合地基到桩基础等各种地基基础方案进行比选及定性论证。结构体系的选择:从对建筑层数、高度、平立面、柱网大小、荷载等进行比选。对于复杂性来讲, 主要包含选取建筑的材料、选取建筑的结构构件等, 在选取材料时, 可优先选用本地生产的建筑材料、建筑砂浆采用预拌混凝土, 在构件选取时, 可采用工业化生产的预制构件。故在进行结构优化时要从整体入手, 才能真正实现整体的设计优化。

(3) 绿色建筑主体上部结构科学性优化。建筑的上部结构设计应当建立相应的模型并进行系统优化。整个过程首先应当合理地设置剪力墙, 保证剪力墙整体的质量是均匀的, 这样能将楼层中平面刚度的中心点重合于楼层整体的结构重心, 从而减少地震或风力等对其的破坏性。

绿色建筑与建筑技术的变革 篇8

关键词绿色建筑建筑技术建筑能耗

中图分类号:TU18文献标识码:A

1 建筑能耗现状

建筑能耗包括采暖、空调、热水供应、炊事、照明、家用电器等方面的能耗。由于我国人口众多,人均能源占有量只有世界平均水平的一半,改革开放后随着人民生活水平的提高,对舒适生活的追求,采暖范围日益扩大,空调走入百姓家,年人均用电量由1990年的123.3KW/h增到2000年的660KW/h,集中供热面积由2.13亿平方米增长到5.06亿平方米,建筑用能的急剧增长,必将影响到国民经济的持续发展;另一方面,我国建筑不仅耗能高,而且能源利用效率很低,单位建筑能耗比同等气候条件下国家高出2.3倍,建筑节能在我国尤其重要。

2 绿色建筑的社会经济效益分析

事实上,绿色建筑的社会经济效益巨大。以占我国城市建筑总面积约60%的住宅建筑为例,采暖地区城镇住宅面积约有40亿平方米,2000年的采暖季平均能耗约为25公斤标煤/平方米,如果在现有基础上实现50%的节能,则每年大约可节省0.5亿吨标煤。空调是住宅能耗的另一个重要方面,我国住宅空调总量年增加约110万台,空调电耗在建筑能耗中所占的比例迅速上升。根据预测,今后10年我国城镇建成并投入使用的民用建筑至少为每年8亿平方米,如果全部安装空调或采暖设备,则10年增加的用电设备负荷将超过1亿千瓦,约为我国2000年发电能力的1/30,如果我国大部分新建建筑按节能标准建造并对既有建筑进行节能改造,则可使空调负荷降低40%-70%,有些地区甚至不装空调也可保证夏季基本处于舒适范围。

3 推进绿色建筑发展的措施

我国正处于工业化和城镇化快速发展阶段,对能源、经济资源的需求也更加迫切。但我国能源、土地、水、原材料等资源不仅严重短缺,实际利用效率也偏低,我国单位建筑面积能耗是发达国家的2-3倍以上。土地资源方面,我国人均耕地只有世界人均耕地的1/3,水资源仅是世界人均占有量的1/4,所以,必须做好以下几点:

节地:节地潜力关键在于城乡空间的统筹,合理的选址和有效的规划为造就绿色建筑奠定了基础。绿色建筑在基地选址及规划时要尽量翻新旧建筑,减少道路及服务区域的面积,避免破坏基地内的湿地、沼泽地。限制使用和淘汰实心黏土砖,充分利用矿渣,粉煤灰等工业废料。 发展新型墙体材料和绿色高性能混凝土,保护土地资源,减少环境污染。

节能:节能重点在于降低长期使用的总能耗,充分考虑自然通风和天然采光,减少空调使用和照明。通过建筑外围护结构设计和采用高效保温材料、复合墙体与屋面以及密封性良好的多层窗,减少建筑运行能耗,并注意施工的品质及气密性。我们应借鉴发达国家先进的设计理念和方法,以提高建筑节能设计水平。

节水:我国是个缺水的国家,节水应重点考虑水资源的循环利用,节省水资源,可采取鼓励节水型器具、改变用水习惯和水价杠杆调节等措施,从而降低用水量。另外可加强屋顶雨水的收集和再利用、地面雨水可结合实际情况进行收集或通过采用可渗透的路面材料使雨水能深入地层,保持水体循环。我国多数的水景、人工湖采用城市管网的自来水,人工湖使用自来水是对城市水资源的极大浪费。

节材:节材是重点走研究新型工业化和产业化道路,同时应精心选择高效经济的建筑材料和设备。具体包括发展轻集料及轻集料混凝土,减少自重,节约原材料,积极发展化学建材,节能、节木、节钢。在建筑中采用轻型钢结构体系,减少木材、水泥和黏土砖用量,保护环境,选择循环再利用材料、加强施工废料的管理,推行就地取材原则。

4 建筑技术的变革是建筑绿色革命的保证

绿色建筑不仅是指建筑物本身,也包括了整个建造过程。要在建筑全生命周期(物料生产,建筑规划、设计、施工、运营维护及拆除过程)中实现高效率地利用资源(能源、土地、水资源、材料)、最低限度地影响环境的建筑物,需要进行以下的变革。

4.1规划和建筑设计方面的技术变革

将生态工程学原理用于建筑设计中,使建筑具有当地文化特色,适应当地自然条件和多样性,赋予建筑以生命活力,这一可持续的设计理论指引着设计走向新的形式和新的领域。从技术上说,绿色建筑绝不仅仅是指绿色建筑物,而是体现在每一个建筑细节。 建筑师根据不同的地理与自然条件,用适宜的技术,自觉地创造出生态的、与自然和谐统一的建筑形式是世界建筑发展的趋势。设计所涉及的范围也不再是建筑设计本身,整个建造过程都必须纳入到可持续设计元素中。设计方案中要尽可能利用再循环原料和材料,建筑构件和材料的使用要考虑来源的可再生性、本土化、易得性;景观设计要考虑易维护性、和当地环境的亲和性、适应性等。

4.2结构设计与理论方面的技术变革

在结构设计与理论研究方面,与生态建筑形态相适应的可持续结构设计理论是新的研究方向,以保温节能、减轻建筑物自重、构件模块化、循环再生材料利用、生态性新型建筑部件使用、利于快速清洁施工、已有建筑物的加固改造等為目的的新型结构体系是未来研究的重点。

4.3相关其他专业设计的技术变革

其他与建筑相关专业工程设计与研究也发生研究格局的变化。 生活污水处理与再利用技术研究和设施设计、大小便分离管网和卫生设备技术与设计、可升级的智能化系统设计、以及经济性太阳能供热、制冷及动力系统等将来是未来重点的研究领域。