基于生态环保理念的绿色建筑结构设计的探讨

基于生态环保理念的绿色建筑结构设计的探讨

摘要：绿色、节能、环保是当今社会的热点话题,而对于建筑行业而言,绿色建筑

同样是建筑行业的发展热点。将绿色理念应用于建筑结构设计中,实现建筑结构设

计方案的优化,这是建筑设计发展的必然趋势。本文结合当前建筑行业的发展趋势,介绍了绿色建筑结构设计的内容与特点,分析了绿色建筑结构设计需遵循的基本原则,就如何对绿色建筑结构设计进行优化给出了合理化建议,以供相关研究或建筑

实践工作进行参考。

关键词：绿色建筑；结构；设计

引言：近年来，我党和相关政府部门大力推进“可持续发展”战略和绿色环保

发展模式，建筑行业作为我国社会主义现代化建设和发展中的基础性产业类型，

在其中发展绿色结构设计模式也是刻不容缓的，其不仅能降低建筑设计和施工过

程中可能造成的资源浪费现象，同时也能有效推动我国经济的可持续健康发展，

一举两得。

一、生态环保理念下绿色建筑设计的重要性

绿色建筑结构设计对于工程施工技术以及材料的要求非常高，也正是如此，

绿色建筑结构设计的成本相对较高，同时结构设计过程中还需要使用大量的钢筋

混凝土，在无形中增加了结构设计成本，并且大量的使用钢筋混凝土也会对环境

造成危害。所以通过建筑结构设计优化一方面可以合理的控制钢筋混凝土材料的

使用，在满足结构建造需求前提下，最大限度的降低混凝土使用对于环境的危害，另一方面结构设计优化可以最大限度的保证建筑结构设计的合理性，合理选择建

筑材料和能源，按照相关质量标准进行结构设计，同时对于能源、土地、原材料

的使用和以及循环再利用需要按照《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）来

进行，提高资源使用的效率。

二、绿色建筑结构设计目标

绿色建筑结构设计与传统的建筑结构设计的目标在总体上基本相同，主要包

括两点：①目标评估；②目标设计，这两种目标又涉及到不同的内容。①在环

境目标上，为了能使目标更加符合现代化理念，设计人员应该使用清洁高效的能源，如：太阳能、风能等，并且尽可能的提高资源的利用率，大幅度减少对不可

再生资源的使用。虽然在绿色建筑结构的建设过程中对自然环境的干扰是不可避

免的，但是对于这种干扰应该做好有效的控制，以此来保证绿色建筑结构设计能

够促进人们居住的环境与生态自然环境相结合。②在经济目标中，从整个绿色建筑结构设计结束到交付及后期使用的过程中，都应该建立在满足经济目标的基础上，避免其经济需求与环境之间产生矛盾冲突。③社会目标，绿色建筑结构的设计理念可以为人们带来良好的居住环境，满足人们生产生活的需要，让居住其中

的人们身心健康发展。同时，和谐健康的生存环境，不仅是人们追求的生活目标，还是绿色建筑结构设计人员所要达到的社会目标。

三、绿色建筑结构的设计分析

3.1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。

3.2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。

3.3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。