从绿色建筑理念角度分析建筑结构设计

戴杭波1 刘 祎2

1浙江当代建筑设计研究院有限公司 310030；2 浙江东南建筑设计有限公司 310030

【摘 要】由于绿色运动快速发展，在一定程度上促进了居住生态危机，目前，社会已高度关注绿色建筑。第三代建筑思潮的思路不仅仅是通过种植植物绿化建筑内部及外部的环境，而且要让建筑尊重自然、回归自然，降低污染，实现高效节能。在建筑设计方案中，其最重要的一个部分即是建筑结构设计，因此，结构设计也实现绿色潮流。本文主要分析和探讨了基于绿色建筑的结构设计相关内容，可供参考。

【关键词】绿色建筑；结构设计；节能环保

最近几年，人类居住的生态环境不断下降，城市雾霆、温室效应越来越严重，这些问题时刻警醒着我们快速发展的城市，对于城市未来的发展方向，需要人们更多的深思。此时，在建筑设计界，正涌动着第三代建筑思潮，即绿色建筑。绿色建筑这一概念从各种建筑材料对环境影响的绿色分类到不同绿色建筑评估指标系统的分析，从绿色建筑的设计风格和方法 探讨到绿色建设中生态影响的计算，绿色建筑结构设计与之相比，显得比较沉稳，这正好与结构设计师的性格相符。在建筑发展趋势中，必然会大力发展绿色建筑结构，以实现建筑的节能减排、可持续发展，从而改善现在的生态环境。

一、绿色建筑结构的特点

相比于其他普通建筑，绿色建筑有着显著的优势，其主要特征是健康环保、综合系统、低耗节能、审美和谐。在设计绿色建筑结构时，应根据绿色建筑的特点要求，同时以建筑本身绿化为辅，使结构设计实现环保、节能减排的目标。绿色建筑结构在满足以上述绿色建筑基本特点后，还应在保证结构设计安全性的前提下，尽可能地提高建筑企业的经济性。通过分析得出绿色建筑结构以下三大优势。

1节能性

据统计，全球能量的50%用于工业、交通和其它行业，45%用于建筑物的采暖、空调和照明，5%则用于建筑物的构造。可见，与建筑相关的能耗约占全球全部能耗的一半。因此，建筑节能研究在绿色建筑体系营造中占有突出的地位。绿色建筑结构必须具备节能特性。

2环保性

绿色一词表面意思就是生态环保，不对自然环境产生过多的污染。绿色建筑结构充分利用合理的结构类型、材料，在建筑物建成后，在较长的时期保持环保。

3经济可持续性

建筑如果过分追求外观，不考虑强制使用高成本的某种结构体系带来的经济问题，那么这样的建筑势必给社会和人民带来过重的负担，违背了绿色建筑的节能环保、经济适用的原则。为支持起绿色建筑的这一目标，绿色建筑结构也具备经济性和可持续性。

二、绿色建筑结构的设计原则

随着建筑的快速发展和人们对绿色建筑的追求，大幅提高了对设计理念的要求，绿色建筑结构的概念也越来越明确。在各式各样的建筑结构中，多样化、复杂化的高层建筑结构形式越来越多，促进了绿色高层建筑结构的设计方式不断成熟。与一般设计相比，在设计绿色建筑结构时，除了要遵循一般建筑结构的整体性、合理适中性原则外，还要尊重自然原则。

1.结构整体性原则

绿色建筑设计应以整体利益、长远利益为主，不要限制于局部利益和暂时性利益，在最大程度上实现环境效益，并与自然环境有机结合起来，自身形成一个开放的体系。在绿色建筑结构设计中，应与建筑设计构成一个整体，结构充分符合建筑的整体效应。绿色结构可以使绿色建筑达到设计的各项目标。

2合理适中原则

绿色建筑结构遵循合理适中的原则，合理的结构体系，适中的经济成本，这些要求也是对结构具备绿色特性的表现。如果结构体系富余度大，势必造成过多的建设成本，对社会形成了过多的资源浪费，无法达到节能的效果，就谈不上绿色了。所以绿色结构是在保证结构安全性的情况下合理的节省资源消耗，特别是对自然依赖性较强的资源。

3.尊重自然原则

绿色建筑的显著特点就是能够与环境完美的相融合，使二者和谐统一。建筑结构设计中优先考量自然、生态，改变过去人类是自然中心的错误意识，尊重自然法则，维护生态平衡，注重生态环保。建筑结构设计中每一步都应力求做到与环境和谐统一，因为建筑本就取之于自然，所以最终必定会回归到自然中去，这也是第三代建筑思潮的核心。

三、绿色建筑结构设计思路

1.绿色建筑结构选型

结构选型对于绿色建筑的呼应可以发生在更高的层面上以确保建筑在与自然共生条件下的可持续建造性。事实上，与传统建造体系相比，绿色设计结构体系在很大程度上降低了建筑活动对环境造成的影响，在建筑的寿命中，结构选型发挥着积极的作用，在绿色建筑中，其最重要的一个环节即是绿色建筑结构选型，正确的选型可以为绿色建筑提供“健康的骨骼”，从而有利于环保节能结构体系的建立。

2从绿色建筑的外部结构设计来讲，要进行科学合理的规划选址，对于建筑物的外部环境和体型朝向等设计要进行认真的分析研究，使得房屋建筑能够获得良好的外部气候环境，实现绿色节能的目标。在设计时要综合考虑施工地的地理环境和水文地质环境，合理设计外部环境，并且规划建筑物的体型设计。合理的结构设计需要包括建筑物体型、建筑组合以及建筑朝向等多個方面，针对不同的情况需要融合进节能环保的理念，实现建筑外部结构设计的最佳状态。从建筑内部结构设计来讲，需要从不同的环节考虑。对于屋顶节能设计来讲，为了达到目标可以采取坡度屋顶，加强屋面的保温措施，并且根据实际的情况需要设计成为保温隔热的屋面，这些措施都是在建筑物内部结构设计中能够实现的节能措施。一般情况下较为常用的节能屋面有高效保温材料屋面、浮石砂保温屋面、架空型保温屋面以及倒置型保温屋面四种。对于平顶屋来讲，主要采用的是加气混凝土保温，厚度一般需要增加到50—100mm。

3对于墙体节能的设计来说，由于墙体是绿色建筑外围护结构的主体部分，因此说墙体的节能设计直接影响到建筑物的能耗问题。对于墙体节能有两个主要的方式，即隔热节能设计和保温节能设计。对于隔热设计，主要是使用隔热材料和隔热构造，一般隔热材料主要有板块类、填充类以及热反射类，而目前使用较多且廉价环保的是空气层隔热法，该方法是将空气作为隔热材料阻挡热量，通过减低传热达到隔热的目的，其隔热的性能良好。房屋建筑的保温节能设计包括外保温和内保温两个方面。建筑结构的外保温就是在外墙上做保温材料，并加上防水层，在设置外墙装修的构造方法，这样能够有效地保护墙体受到太阳辐射的影响，减小墙体应力的损害，并且能够对于建筑结构中较为敏感的柱、梁以及墙角等起到保护的作用。外墙维护结构的内侧是重质砌体，可以减弱室温的波动性。

2选择绿色结构建材

绿色建材是绿色建筑各项功能目标实现的基础支撑，对绿色建材的选用很大程度上决定了建筑的绿色程度。同样选择绿色结构建材形成的结构设计方案更加有效产生绿色效果。绿色结构本身材料应为绿色建材，具有可持续发展的潜力，从而确保建筑可持续发展，同时绿色结构的构成单元具有可代替性，即当结构出现缺陷时，能及时方便有效地更换，因而结构的使用年限得以延长，同时维修的频度和造价大大降低。

3重点开发钢结构的绿色性

钢结构拥有其他结构类型所不具备的优秀特点，可以成为绿色结构的重要结构类型。力学性能清楚，抗震性能好，钢材延性好，耐久性好，这使得能利用钢材塑性变形耗能，建筑震害少、震害轻；钢结构建筑自重较轻，减轻地基受力。节能、节水、环保、减排、安装简单、建设工期短，运输过程中对环境污染小，易拆除，可重复利用、材料可循环利用等优点，符合了绿色建筑的要求。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，应重点开发钢结构的绿色。

4开拓创新，开发新的绿色结构设计软件

当今，科学技术突飞猛进，绿色建筑的兴起，对结构计算的要求也越发复杂，结构设计理论和程序有时达不到设计要求，需要高新科技设计软件来完成设计。由于力学模型比较复杂，难以精密计算结构构件的受力情况，或对绿色建筑结构目标的效果分析无法精确，则绿色结构得不到保证。这就需要重新开发新的设计软件，使结构设计达到进一步完善。

四、结语

综上所述，绿色建筑结构设计是绿色建筑的重要组成部分，是今后结构设计的必然发展趋势。建筑结构设计者要遵守相关规范下，具有与时俱进的思想，不断探索更新设计理念，开创新的技术，建立绿色建筑结构体系。绿色建筑结构是建筑业可持续发展的又一核心，是绿色建筑的有力保障。