浅析生态环保理念下的建筑结构设计

王淼

现如今随着我国经济的飞速发展，广大人民群众的生活质量显著提升。在这一背景下，人们的生态环保意识逐渐增强，生态环境保护问题得到了广泛重视。建筑行业因为使用大量的材料、设备，采取多项施工工艺技术机械能施工，对环境的影响较大，为了推动行业的可持续稳定发展，需要严格遵循生态环保理念。目前生态环保理念得到了建筑行业的广泛应用，结构设计作为建筑工程设计的关键部分，更需要加强对生态环保理念的应用，进一步提高设计水平。

改革开放以来，随着我国社会经济的飞速发展，城市化、工业化步伐的加快，导致生态环境遭受破坏问题愈发严重，人们对生态环境问题变得愈发重视，环保意识显著提升，现如今生态环保理念已经深入人心，是各行各业发展的重要基础，对建筑行业来说同样如此。对建筑结构设计工作来说，需要积极贯彻绿色经济、绿色建筑理念，注重对生态环境的保护，在这一基础上推动行业的可持续稳定发展。基于此，本文首先阐述了生态环保理念下进行建筑结构设计的重要性，其次以某建筑工程为实例，探讨生态环保理念下结构设计的应用，最后分析了生态环保理念下结构设计要点。

一、生态环保理念下进行建筑结构设计的重要性

基于生态环保理念指导的建筑结构设计主要指对建筑结构设计各环节进行优化和改造，不但需要达到节能环保的目的，同时需要满足国家相关规章制度与行业标准，保证建筑的实用性，在设计阶段最大程度减少资源的浪费。设计人员在开展设计工作的过程中，不但需要确保建筑基本功能的正常使用，同时需要在遵循相关原则的基础上进行合理规划，及时发现并解决问题，保证工程的整体质量和性能，最大程度地融合生态环保理念。在建筑结构设计的过程中，通常情况下需要大量的施工材料，如钢筋混凝土等，导致施工成本增加，因此设计人员需要具备生态环保理念，最大程度减少原材料的使用频率，减少材料对周围环境造成的影响，同时需要对设计方案进行持续优化，保证设计工作的科学性与合理性，减少材料用量，规避浪费，强化建筑物的使用功能和价值。因此，在生态环保理念的指导下开展建筑结构设计工作能够实现建筑和生态环境两者的协调发展，满足现代化建筑要求，提高建筑的节能水平，为人们营造更好的生活、生产环境。

二、生态环保理念下建筑结构设计应用实例

1. 工程概述

本文以某工程为例，工程项目规划用地面积约13284.26m2，具体情况如表1所示。建筑结构设计充分运用生态环保理念，积极引进绿色节能技术，使工程项目能够满足生态环保要求，本文对建筑结构设计展开分析。

表1 工程设计概况

2. 设计原则

建筑结构设计充分运用生态环保理念，结合工程地理环境及气候情况等，对节能环保进行全面分析，选择科学合理的结构设计方案，最大程度降低建筑的能源、资源消耗。在实际设计阶段，设计人员充分认识到建筑能源消耗与舒适度的关系，舒适度越高便意味所需要的能源越多。贯彻生态环保理念，遵循自然气候变化规律，积极引入自然风，加大可再生能源的开发力度，进而实现对建筑能源消耗的有效控制。

3. 设计方案

工程项目申报三星建筑，按照国家相关节能设计标准进行控制。原有设计方案中的围护结构热工性能比目前国家建筑节能标准提高幅度为10%。建筑各个朝向的窗墙比均低于0.70，并且外窗和玻璃幕墙的传热系数低于2.25W/（m2·K）。根据现行标准要求，单一外立面窗的窗墙比需要低于0.70，并且外墙和玻璃幕墙的综合传热系数需要低于2.2W/（m2·K）。为了满足标准要求，对结构设计进行优化十分必要，确保外窗和玻璃幕墙的综合传热系数满足标准要求。通过对设计方案进行优化，由于玻璃幕墙的尺寸较大，提高标准需要耗费大量资金，导致成本增加，通过认真比较分析，采用双钢化高透中空玻璃，对设计方案进行优化。图1为建筑的整体效果图。

图1 建筑整体效果图

原有结构设计方案中，要求建筑外窗面积的35%能够开启，并且透明玻璃幕墙的开启比例需要高于10%。初步对设计方案进行优化的过程中，采用明框局部开窗形式，在幕墙深化二次设计的过程中，采用隐蔽框墙联合通风器的设计方案，满足建筑外观设计要求。根据结构设计方案的变化，采用专门的设计软件对通风器的自然通风量进行计算，了解通风器开口尺寸大小是否合理，确保幕墙周围不设置通风器，保证室内空气的对流。另外，要求厂家提供综合传热系数以及传热计算界面，对构造进行优化，采用保温隔热方式，强化通风器的性能，进而达到节能环保的目的。

三、生态环保理念下建筑结构设计要点分析

1. 提高结构体系和结构构件的设计水平

为了确保建筑安全性、耐久度等要求符合标准，需要对结构设计进行全面优化，具体设计方案的优化可以采取下述几项措施：（1）设计人员需要严格控制建筑形体规则和建筑结构设计的关系，确保两者的协调性。（2）基于对建筑功能、受力等情况的分析，尽量采用材料用量较少的结构体系。（3）如果建筑结构具有高层或者大跨度的特点，需要积极采用钢结构体系和钢筋混凝土结构体系，因为建筑的层数较高，如果采用混凝土结构，设计人员需要做好竖向构件、大跨度构件设置水平构件的截面优化设计工作，确保结构强度能够满足标准要求。进行结构设计的过程中，需要将粘结预应力梁和现浇混凝土空心楼板等进行比较分析，通过对比选择最优方案，确保满足建筑设计要求。

2. 建筑选材设计

材料的选择是建筑结构设计工作的关键，与整个建筑结构的安全性和稳定性息息相关，同时关系到建筑的能耗与使用周期问题。因此，选择建筑材料时，设计人员需要从工程实际情况出发，选择符合工程要求的材料，保证建筑结构的稳定性，同时达到节能减耗的目的。

首先，工程材料的筛选需要遵循就近选材的原则。在社会经济飞速发展的背景下，生产建筑材料的企业数量不断增加，所以选择材料时，不能只因为价格因素便舍近求远，不但需要选择性价比高的材料，同时需要认真考虑材料成本、运输费用等问题，这样才能有效降低成本。因此设计人员需要综合考虑各项因素进行选材，有效降低损失。

其次，正式施工前，施工单位为了工作便利，多在施工场地进行混凝土搅拌作业，虽然能够提高施工效率，但是对周围环境造成污染严重，同时还会导致混凝土的浪费，引发粉尘污染等问题。现场搅拌混凝土极易导致污水产生，同时难以对其有效处理，多排放至河流中，对周围环境造成严重破坏，与生态环保理念不符。因此需要设计科学合理的搅拌方式，例如在现场周围划定专门的搅拌区域，之后将其运输至施工现场，减少对周围环境的污染。

3. 结构选型

开展建筑结构设计工作的过程中，需要认真考虑建筑结构的具体要求与设计理念，不但需要确保建筑功能的正常应用，同时需要认真考虑气候环境、地理条件、施工原材料、施工工艺技术、设备以及人员配置等情况，对建筑结构体系进行优化，保证各项资源的合理应用，避免资源浪费问题，最大程度减少施工阶段对周围自然生态环境造成的影响。如果为高层建筑和跨度较大的厂房，多采用钢结构和混合结构；如果为公共建筑，多采用混凝土结构；如果为住宅区，多采用砌体结构或剪力墙结构。不同建筑结构形式的作用不同，进行结构设计时需要做到具体问题具体分析，设计人员需要充分联系实际情况，结合住户的需求和喜好选择最优的结构形式。同时，完成结构的选择后需要对结构进行优化，在立体布置和平面设计时，需要遵循规则和对称原则，最大程度减少工程建设阶段的材料浪费，同时减少材料用量。做好层高设计和荷载设计工作，对截面尺寸进行合理规划，减少结构自身重量，强化其抗震、抗压性能，节约材料，提高各类工程原材料的利用率。另外需要积极推广和应用钢结构，钢结构对周围环境的影响较小，并且力学性能、抗震性能、耐久性较强，在建筑结构设计中应用广泛。另外钢结构可以回收利用，节能性强，符合生态环保理念要求。图2为钢结构示意图。

图2 高层钢结构建筑示意图

4. 建筑结构中的景观设计

建筑结构设计过程中，为了贯彻生态环保理念，还需要加强对景观设计的重视，使景观和建筑有效融合，满足人们的审美需求。因此设计人员需要全面掌握当地气候、地理条件，使房屋建筑和周围环境融合，同时结构设计时需要从生态经济性的角度出发，这样才能实现建筑外观和环境的融合，提高建筑的舒适性。另外，建筑设计时可以积极引入绿色景观，有助于改善整体环境质量，提高土地资源的利用率，这也与生态保护理念相符。图3为生态绿色建筑结构示意图。

图3 生态绿色建筑结构示意图

四、结语

综上所述，现如今随着人们对环保问题重视度的提高，绿色建筑已成为建筑行业的主要发展趋势，对建筑结构设计来说，也需要积极贯彻生态环保理念，认真分析结构设计中存在的相关问题，对结构体系、结构构件的设计进行全面优化，积极采用低碳环保的结构形式，最大程度减少对周围环境造成的影响，保证建筑的实用性和环保性，提高建筑结构设计水平。