绿色建造技术在土木工程结构设计中的应用探讨

张小良

（兰州新区土地开发建设工程有限公司，兰州 730070）

1 前言

2021 年3 月16 日，我国发布《绿色建造技术导则（试行）》，提出了绿色建造的总体要求以及技术措施。在我国社会经济的发展中，建筑业属于支柱性产业，在改善民生、推动城市化发展等方面意义重大。然而，我国的建筑业在发展中存在资源能源消耗较大、污染排放量较高等现实问题，为此，政府部门需要加强对建筑企业的管理和监督，推动绿色建造技术的应用。

2 绿色建造技术概述

2.1 绿色建造技术的内涵

绿色建造技术是指按照绿色发展的要求，通过技术创新、管理优化、材料改进等综合性手段，运用有利于节约资源、降低污染物排放、提高建筑物质量的建造方式开展建造活动。绿色建造技术符合可持续发展理念，在绿色建造技术的应用中，建筑企业需要综合考虑工程质量、施工安全、施工效率、生态环境、资源能源等要素，采取因地制宜的结构设计方法和施工策略，确保建造过程绿色化、集约化、信息化、产业化。

2.2 绿色建造技术的应用价值

2.2.1 有利于节约能源资源

绿色建造技术的核心特点是节约资源、保护环境、降低能耗，推动可持续发展。在实践应用中，绿色建造技术能够贯彻于建筑工程建造的整个过程中，采用系统化的集成设计、精细化的生产施工，有效节约水、电、木材、土地等资源，减少建筑垃圾。在建筑物投入使用之后，绿色建筑能够结合外界的自然环境调节室内光照，提高保温性能，减少空调等家用电器的使用，降低各类环境污染，节约能源。

2.2.2 有利于优化建筑空间

绿色建造技术是一种以人为本的现代化建造技术，这种建造技术不但能够节约能源资源，保护生态自然环境，还有利于优化建筑物空间，充分考虑人与自然的和谐发展。在实践当中，绿色建造技术的应用能够结合建筑物的实际情况和用户的需求，采用物联网技术、人工智能技术、BIM技术、移动通信技术等，加强对建筑物整体结构的优化，打造良好的人居环境。

2.2.3 有利于提高建造质量

在绿色建造技术的应用过程中，建造企业需要加强建筑设计、生产加工、现场施工等全产业链上下游企业之间的合作，优化资源配置，加强专业分工和社会合作，提高施工的专业性，从整体上提高建造质量。此外，在材料应用上，绿色建造材料优先选择高性能、耐腐蚀、抗老化的材料，这些材料能够有效提高建筑物的建造质量，增强建筑物结构的稳定性。

3 土木工程结构设计的关键点

3.1 综合考虑各部分的结构需求

在土木工程结构设计中，设计人员必须综合考虑各部分的结构需求，明确土木工程结构涉及的不同工程类型，做到具体问题具体分析，提高土木工程结构的承载力，提升建筑物质量。除此之外，在土木工程结构设计中，设计人员还需要考虑建设地区的自然环境、地质条件等因素，明确地域环境的差异性，为后期的施工提供方便。例如，有些地区气候干燥，设计人员需要注重建筑物的防火性能，还有一些地区地震发生频率较高，在这些地区中，设计人员需要注重建筑物的抗震性能。

3.2 结合国家标准开展结构设计

在土木工程的结构设计中，设计人员需要认真研读国家在土木工程结构设计方面的标准和规范，了解相关的规章规程，从而确保结构设计符合国家标准。在以往的土木工程结构设计中，部分企业和设计人员缺乏对整体结构标准性的论证，没有结合国家相关条例进行设计，造成建筑结构局部的承载力不足，引发建筑结构破损等问题，严重影响公众安全。为此，企业需要秉持安全第一的结构设计思想，加强对建筑物承载力的检验，确保建筑物的施工质量。

3.3 通过结构设计优化建筑功能

在新的时代背景下，土木工程结构设计必须考虑建筑的功能。为此，设计人员需要在土木工程结构设计方面引入创新化的思想，学习国内外先进的理论知识，合理规划建筑物的总体布局，注重实用性、环保性、舒适度的协调统一，优化建筑物的功能。从本质上来说，土木工程结构设计的核心思想是满足人们的居住需求，发挥建筑物的实际价值，为此，用户的居住体验非常关键。在现代化的土木工程结构设计中，设计人员需要关注结构的美观性、舒适性，综合考虑光照、通风、保温、环保等因素，提高用户对建筑物的满意度。

4 绿色建造技术在土木工程结构设计中的应用

4.1 选择环保材料

在土木工程结构设计中，材料的选择非常关键，基于绿色建造技术，承包方必须使用绿色建筑材料，从材料方面降低能耗，减少污染。在传统建造技术中，建材以木材、水泥、钢筋、混凝土为主，这些材料是土木工程结构的重要组成部分，然而，传统材料在建造当中产生的废渣等废弃物较多，很多涂料当中含有大量的甲醛、铅、铬等，人居环境较差。绿色建造技术以改善公众生活环境、优化公众生活质量为目标，承包方需要选用新型的环保材料，全面加强对材料的研究，评价材料的抗磨损性、抗腐蚀性、耐久耐热性等，从材料的制造、使用、废弃、再生整个周期出发，保证材料绿色环保。在土木工程结构设计中，承包方可以选用FRP 复合材料，FRP 材料能够与钢筋混凝土融合起来，弥补传统建筑材料的不足，增强建造构件的性能，达到取长补短的目的。在实践中，土木工程常用的FRP 材料包括玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、聚合物复合材料等。其中，玻璃纤维材料具有高强度、耐腐蚀、容易加工、可设计性高等优势，能够代替钢材；碳纤维复合材料具有耐高温、导电、导热、耐腐蚀等特点，能够为土木工程结构设计提供特殊帮助。

4.2 采用新型模架技术

在绿色建造技术的应用中，承包方可以使用新型模架技术，通过该技术提高土木工程结构的稳定性，减少原材料的用量，有效缩短施工周期，全面提高建筑工程的施工效果。新型模架技术的安装和拆卸简单便捷，能够在土木工程结构设计中发挥重要作用。在使用新型模架技术时，设计人员需要在设计阶段充分考虑剪力墙厚度、门的尺寸、梁高以及梁宽等细节问题，让标准件循环利用。当前，铝合金模板技术是土木工程结构设计中应用最为广泛的技术，该技术由型材、支撑系统、紧固系统、附件系统构成，使用过程中需要应用专业的机械设备进行挤压，将铝合金模板拼接成不同的尺寸，应用于土木工程施工作业中。相比较于传统的钢模板、木模板，铝合金模板能够做到一次加工、重复利用，这种模板可以在出厂前进行预拼装，减少后期土木工程施工中的人为失误。另外，铝合金模板具有良好的刚度，不易变形，可以抵抗混凝土的挤压，确保混凝土的截面表面平整。在绿色建造技术中，新型模板技术能够充分发挥作用，使模板得到重复使用，有效降低施工成本。

4.3 应用预拌砂浆技术

预拌砂浆技术是一种新型的绿色建造技术，将该技术应用于土木工程结构设计当中，能够有效节约资源，进一步保护生态自然环境，提高建筑工程质量。在预拌砂浆技术的应用过程中，厂家需要结合建筑物建设的具体要求，将水泥、砂、添加剂等材料按照一定比例进行配制，然后应用专业化的设备进行搅拌，制作出不同种类的砂浆拌合物，这些砂浆拌合物能够广泛应用于各类建筑工程当中。当前，预拌砂浆主要分为两类，一类是普通预拌砂浆，另一类是特种砂浆，不同种类的砂浆在使用范围、性能以及施工方法方面存在一定差异。其中，普通砂浆包含了抹灰砂浆、地面砂浆、砌筑砂浆等，能够应用于承重墙、非承重墙、混凝土砖、粉煤灰砖的砌筑和抹灰中，而特种砂浆主要包括防水砂浆、装饰砂浆、保温砂浆等，用途多种多样，可以应用于室内外的装修当中，满足不同的装修设计，建筑企业需要结合建筑物的施工要求，对预拌砂浆进行选择。预拌砂浆是建筑业现代化发展的产物，这种新型的建筑材料具有健康环保、质量稳定等优势，能够避免施工单位在现场搅拌砂浆，符合绿色建造理念。在原材料选用方面，预拌砂浆技术需要应用水泥、砂、保水增稠材料、粉煤灰及其他矿物掺合料、水、外加剂等。其中，保水增稠材料及外加剂品质要求如表1 表2 所示：

表1 保水增稠材料品质要求

表2 专用缓凝外加剂品质要求

预拌砂浆应用于土木工程结构设计中具有较高的技术优势，主要体现在抗收缩、抗裂性好、防潮性能良好、能耗低等方面，能够有效降低土木工程结构设计的成本，增强节能优势。为此，建筑企业在应用绿色建造技术时，可以优先选用预拌砂浆技术，加强对预拌砂浆的现场检验，优化预拌砂浆的存储环境，按照相关的使用要求进行应用，充分发挥该技术的价值。

4.4 应用预制装配式技术

在绿色建造技术中，土木工程结构设计可以应用预制装配技术，该技术是一种新型的建筑施工技术，能够达到节约资源能源、保护自然环境的目的。预制装配式技术完全颠覆了传统的建筑理念，在该技术的应用中，各类构件能够在工厂当中提前预制完成，企业能够将预制装配的构件运输到施工场地中，然后完成后续的加工、连接，使之形成高强度的建筑构造，确保建筑工程的施工质量。

在实践中，预制装配式建筑通常会选用新型的环保材料，确保建筑物的采光、通风、隔热、保温等功能，全面提高建筑物的质量，减少不可再生资源的运用。另外，预制装配式建筑对地基承载力的要求相对较低，施工工序非常简单，构件的标准性较高。针对预制装配式建筑结构而言，工作人员在开展结构设计时需要充分考虑建筑物自身的构造特征，融合节能环保方面的要求，按照由简单到复杂、由低级到高级的顺序，促进预制叠合构件和非受力构件的发展。

在实际施工当中，土木工程的承包方需要高度重视沉降指标，通过沉降指标来检测建筑物的质量。工作人员需要在合适的点位做好埋设工作，全面观察整个建筑物地基，确保地基的沉降处于稳定状态。另外，在土木结构设计中，如果整个建筑物的高度超过45m，就要安装相应的防侧击雷设备，全面降低雷击风险。总而言之，预制装配技术能够提前完成各类构件的制作，然后再将构件运输到施工地点进行装配，这种施工技术能够有效降低建筑物的施工成本，缩短施工周期，符合环保建设理念。作为建筑企业，必须不断加强对预制装配技术的研究，采用新技术和新工艺，发挥预制装配技术的价值。

5 结论

近些年来，我国的生态环境问题越来越突出，公众对生活环境和生活质量的要求日益提高，在这种情况下，建筑行业需要积极引入绿色建造技术，降低能源资源消耗，减少污染排放，使用绿色、协调、创新、开放的建造方式。在土木工程结构设计中，建筑承包方需要秉持因地制宜的建筑理念，使用高性能、高耐久的施工材料，降低原材料消耗，引入新型的模架技术、预拌砂浆技术等，实现绿色建造和绿色施工，解决以往建筑行业存在的高污染和高能耗问题，全面提高建筑物的质量，满足用户的多元化使用需求。在今后的发展中，建筑企业需要不断加强对新材料和新工艺的研究，在土木工程结构设计中使用更多绿色建造技术，全面改善公众的生活环境，推动资源的循环利用。