建筑结构设计中的节能环保策略

张 明 容海川城乡规划设计有限公司

1 前言

城市化的发展促进了建筑业的进步，随着建筑项目规模与数量的增加，其资源能量消耗与对周围环境的破坏问题日益加剧，这使得此类问题成为人们关注的重要内容。为实现建筑业的可持续发展，就应重视建筑结构设计阶段的节能环保工作，减少资源能量的消耗及环境破坏。

2 建筑结构设计工作中引入节能环保技术的必要性

随着社会经济的发展与进步，建筑行业也在快速发展，相关调查显示，我国每年新建的建筑项目面积约为20亿平方米，建设这些建筑项目需要消耗大量的原材料。同时，建筑工地施工产生的建筑垃圾也为周围环境带来了诸多影响。我国虽然地大物博，但是人均资源占有量或单位面积资源占有量是非常低的，原材料、水资源、土地资源及能源等资源短缺，如果使用时利用率低将会造成严重的资源浪费。为此，我们应在建筑工程建设时，应在保证建筑工程项目质量的基础上，提升节能环保意识，缓解能源压力。

3 建筑结构设计阶段引入节能环保技术存在的问题

3.1 结构设计阶段缺乏节能环保意识

建筑节能工作应重视室外环境及自然通风效果，而现阶段，一些结构设计人员将设计的重点放在建筑使用面积、建筑结构安全、建筑外形美观等方面，并不重视建筑性能、品质与节能环保。在一些建筑工程结构设计阶段，虽然引入了节能环保技术，但仅是依据节能规范进行简单的计算与设计，效果差强人意。

3.2 传统节能措施应用不当

结构节能设计方案中并未广泛引入传统、有效且低成本的节能措施。如建筑遮阳及自然通风等，而是盲目的追求速度与技术，过分偏向高科技节能技术的引入，这就可能造成节能措施造价高的情况。同时，项目实施阶段，一些高科技的节能手段可能无法实现，施工阶段可能会出现设计变更，使得建筑建成后期节能方面无法达到设计标准。

3.3 建筑材料应用不科学

建筑物有建筑材料组成，建筑材料是整个建筑物的骨骼，一些企业为追求经济收益，要求结构设计方案中选取节能环保效果较差的材料。例如，金属管道材料，此类管道容易发生腐蚀、生锈、渗漏及结垢，其寿命周期较短，造成建筑材料的大量损耗，很容易出现二次污染。此外，建筑的形体变化决定建筑物的外露部分面积，而外围墙体的材料及能量消耗较大，如果在建筑结构设计阶段过于追求形体变化而忽视外墙结构材料与能量的消耗，则不利于节能的实现。

4 建筑结构设计中引入节能环保技术的策略

随着能源短缺问题的加剧，人们的节能环保意识增强，“绿色建筑”“节能建筑”成为热门词汇。节能建筑就是最大程度实现节约能源的建筑，这类建筑不仅可以有效节约资源与能力，还可以使人们生活的品质获得提升，这将是建筑业未来的发展趋势。面对建筑结构设计中节能环保技术应用存在的问题，笔者将结合自身经验，给出对应的节能环保设计建议。

4.1 严格遵守建筑结构节能环保设计的原则

最大化利用资源。建筑物资源主要包括水资源、土地资源、能源及各类建筑材料等，在结构设计阶段，设计人员对材料选择及材料运输等环节进行综合考虑，以此提升资源的利用率，最大程度的节约资源。

尽可能减少对周围环境的影响。建筑结构设计阶段，应秉持以人为本的设计理念，重视生态环境保护，避免建筑项目实施与使用对周围水环境、土壤环境及空气环境等方面的污染，将结构设计融入生态环境，实现建筑与生态环境的和谐发展。

4.2 结构设计与建筑外部环境融合

图1 结构设计与外部环境相融合

与外部环境结合的设计方式即对建筑物所处位置的气候条件、环境信息等进行分析，综合考虑城市规划、历史文化、成本及节能环保等因素，在此基础上进行结构设计。例如，选址、规划等各环节的设计，不同的地域环境选取不同的建筑结构。例如，建筑朝向、形体及组合等方面。在具体的设计过程中，设计人员应充分了解建筑所在区域的外部环境，之后依据目标区域的水文地质条件信息，进行相应的结构设计工作，这可以改善建筑物周围的小气候。例如，在建筑物选址工作完成后，在设计方案中融入绿化及人造湖的建设（如图2），借助于此类人性化的设计方案，可以实现净化空气、降噪及美化环境的效果。

图2 在设计方案中融入绿化设计

4.3 建筑内部结构的节能环保设计

（1）门窗。门窗的节能环保设计工作，应重点考虑其气密性及保温效果等信息。在具体的设计阶段，设计人员可以选择密封性好且环保的门窗材料，可以借助泡沫塑料密封条提升门窗的密封效果。例如，在建筑门窗结构设计方案中引入高性能密封技术，减少空气渗透造成的热量损失。再如，设计方案中选择经济型双玻或高性能中空玻璃材料，可以提升门窗的隔热效果。同时，在门窗结构设计阶段，设计人员以节能环保技术为基础，对窗型结构、构造及开启形式等进行创新改造，例如以复合式的开启方式替换传统的单一开启方式。此外，通过门窗安装技术改进，提升门窗的密封与隔热性，借此促进门窗结构与围护结构一体化节能技术的发展。

（2）墙体。墙体节能环保设计主要是做好外墙外保温体系、夹芯复合保温体系与自保温体系等方面的设计工作。外保温节能体系设计是墙体节能环保设计理念的主要体现，具体设计方式就是借助基层墙体外侧附加具有较好的保温、绝热性能的聚氨酯、聚苯板等保温层，实现保温隔热及防潮效果。在现阶段，外墙保温体系节能设计常见的设计包含聚苯颗粒浆、聚苯板薄抹灰及聚苯板现浇混凝土等外墙保温设计方式。在实际的设计过程中，设计人员可以运用气泡层、空心层、太阳能吸收及外包层等节能设计方法实现外墙的节能环保设计。值得注意的是，自保温外墙结构体系设计的节能效果不太理想，需要与其他结构体系结合，如此才能实现节能效果。

（3）屋面。屋面节能环保设计侧重于降低热损耗。例如，蓄水层、植被生态化、叠合防水层等屋面结构节能环保设计。以蓄水层结构为例进行分析，蓄水层屋面结构与植被生态化的屋面结构相比，前者更具经济性，在建筑物屋面结构设计方案中引入蓄水层屋面结构，可以有效吸收太阳辐射，降低太阳辐射热量对建筑的影响，降低建筑屋面温度，减少夏季建筑内部用于降温的电能消耗。与此同时，蓄水层屋面结构可以对建筑屋面混凝土结构的使用条件进行改善，减少屋面混凝土结构因高温出现裂缝情况。除此之外，蓄水层屋面设计还可以与植被生态化屋面设计结合，借助水生植物实现更好的屋面节能环保效果。为提升设计方案的经济性，蓄水层中的水可以选择天然雨水，设置的排水孔数量应符合需求，以此避免因蓄水层荷载过大而对建筑结构的稳定性造成影响。

4.4 合理选择建筑材料

在建筑结构设计方案中，节能材料的应用是体现与实现建筑节能环保的重要手段。在选择建筑材料的过程中，设计人员需要严格遵守健康、高效、经济及节能等原则，并对目标区域的资源及运输情况进行考虑，尽可能使用当地现有的材料，以节省材料成本。

5 结束语

建筑节能是建筑行业发展的趋势，是实现行业可持续发展的必要手段。在建筑结构设计阶段，设计人员在进行规划、设计及构造等设计时，应综合考虑目标区域资源及水文地质信息，实现各方面的权衡，进而实现人、建筑与环境、经济、节能等方面的融合。