基于生态经济的绿色建筑结构设计研究

发表时间:2021/6/23   来源:《基层建设》2021年第8期   作者:周帅帅
[导读] 摘要:随着我国城市化和农村建设规模增加,新增建筑总面积己经超过100亿m2,建筑能耗问题也日益突出,其占据全社会能耗的35%左右,且对环境也影响较大,因此研究提高资源利用率的可持续发展模式成为一个重要话题。
        青岛市建筑设计研究院集团股份有限公司  山东青岛  266100
        摘要:随着我国城市化和农村建设规模增加,新增建筑总面积己经超过100亿m2,建筑能耗问题也日益突出,其占据全社会能耗的35%左右,且对环境也影响较大,因此研究提高资源利用率的可持续发展模式成为一个重要话题。基于此,本文将对基于生态经济的绿色建筑结构设计进行研究。
        关键词:生态经济;绿色建筑;结构设计
        1 基于生态经济的绿色建筑结构设计概述
        绿色建筑可定义为基于可持续发展概念,以实现建筑和自然和谐共生,并降低能源消耗,提高资源的利用率。建筑材料全部采用了自然资源,不可避免地会破坏自然生态环境,很难与原有自然环境完全协调一致,绿色建筑则最大限度为居住者提供从心理到美学的自然精神享受。我国对绿色建筑相关定义为建筑全寿命周期内,最大程度节约水利、土地、木材等自然资源,减少环境污染,为居民提供健康、舒适的生存环境空间。建筑在选址、前期规划、设计、施工建设、使用维护、报废拆除过程中都影响了原有自然生态环境,建筑项目成立时必须结合生态学、建筑力学、建筑学等多方面原理和相关科学知识进行论证,做到最低能源消耗、最佳资源利用率,促使建筑在建造、运行过程中对自然环境产生最小负荷,保证居住环境与自然相融合,最终使建筑成为自然生态循环系统的一个重要环节。基于现有科学技术,引进科学的管理模式,减少供热、制冷等过程能源消耗,采用新技术建设用水、照明等,减少温室气体排放对局部环境的影响与破坏,最终实现建筑的可持续绿色发展。绿色建筑的设计不仅基于社会伦理、道德规范,也更应该承担保护自然生态的责任,建筑可用资源是有限的,也会对脆弱的自然环境系统造成压力,必须有节制地依照自然规律,引导自然生态和谐发展,为居住环境的改善做出贡献。
        2 绿色生态建筑设计中存在的问题
        2.1 缺少前期调研与分析
        当前,大部分建筑企业都是将企业经济效益作为重点关注内容,在进行建筑设计时并没有对施工场地实际情况进行调研和搜集相关数据进行建模,只是重点关注一些硬性规定以及容积率,这就导致建筑在采光、通风等方面都存在一定的问题,无法充分利用自然资源,出现资源浪费的情况,还会对自然环境产生影响。
        2.2 轻视效果而重技术
        在目前建筑设计中,不少建筑企业还存在重技术、轻效果的问题,认为绿色生态建筑就是利用各种先进的建设技术,并且建设成本较高。在这种观念的影响下,我国建筑企业缺乏绿色生态建筑设计经验,导致在实际的设计中常常生搬硬套国外的一些设计方法。如较为常见的生态植物墙,这种设计虽然看似绿色环保,但并不能达到预期的效果,由于缺乏有效的管理,植物一段时间后就会枯死,不仅经济效益和社会效益低下,而且对周边环境也未起到作用。此外,国外的设计并不完全符合我国的实际情况,阻碍了我国绿色生态建筑的可持续发展。
        2.3 轻视生态而重商业
        在设计绿色生态建筑时,需要充分利用生态资源,如森林、河流等,这样能够更好地发挥出绿色生态建筑的功能。但近年来在经济利益的驱使下,大部分建筑企业都注重建筑的商业化,对原本的自然生态肆意进行破坏,从而增加建筑的数量,不仅造成了生态失衡,还严重破坏了生态环境。
        3 基于生态经济的绿色建筑结构设计要点
        3.1 注重数字技术运用
        建筑物结构布置方式选择项目相对较多,同一建筑工程,一般拥有多种结构布置方案和结构分析方法。由于结构分析方式和建筑物设计有着密切关联,所以需要做好分析方式选择,以便找到最佳的设计方案。目前较为理想且应用效率较高的分析方式,主要以数据技术为主,BIM等新进技术的运用,使得建筑分析变得更加直观、高效。

设计人员可按照事先采集到的数据,根据实际建设要求,展开仿真建筑模型建设,再依据3D立体模型,对各项细节设计进行调整,可实现对各部分设计方案的精准分析,及时发现设计不足之处以及交叉设计不合理问题,能够为最优方案设计提供精准技术方面的支持。
        3.2 注重防震安全设计
        高水平延性分支体系是建筑抗震结构系统核心内容,设计人员需要通过提升建筑内部构件延性水平的方式,保证整体建筑抗震性能。例如,可通过将延性框架和剪力墙有机结合在一起的方式,完成框剪结构设计,增加建筑物安全性能。此外,通过保证刚度均匀以及对称布置方式的设计手段,也可达到提升建筑物抗震性能的目标,可以有效降低地震灾害对于建筑物的影响。
        通过对地震灾害的分析可以发现,特大地震发生时,通常会伴有多次余震,设计人员可按照这一特点,在结构中设置防震线,以求达到有效降低地震灾害损耗的目标。在具体设计时,可将次要构件放在地震先破坏位置处,进而通过损耗次要构件的方式,消耗地震能量,做好对重要构件的保护。设计人员需要尽量提高防震冗余度要求水平,通过构建屈服分布状态的方式,实现对地震能量的最大限度消耗,对建筑物形成保护。
        3.3 重视建筑整体的设计
        建筑整体设计质量直接影响绿色生态建筑的性能和成本。因此,在设计过程中必须综合考虑本地区的风俗文化、自然环境和经济水平等因素进行整体综合设计,坚决不能盲目参照其他地区的设计经验,避免出现设计问题而影响建筑性能的发挥。例如在寒冷地区,如果门窗的热工性能太差,就会降低蓄热材料和墙体的保温性能。
        3.4 加强环境绿化
        近年来,人们的生活水平得到了明显的提升,并且环保意识也在逐渐增强,这就使得人们对环境的绿化要求越来越高。良好的绿化能够有效改善人们的居住环境,并且达到美化环境的目的,实现对生态环境的保护,如提高绿化面积不仅能够减少水分的蒸发,同时还能够降低环境温度。目前,建筑环境绿化主要包括居住区周边环境绿化和建筑立体绿化,其中居住区周边环境绿化主要从减少水泥路面硬化、尽可能增加草坪覆盖率、种植更多绿化植物等方面着手,即使在坚硬的地面上,也可以用透水生态砖铺地面,加强水资源的利用。
        3.5 建筑设计过程充分考虑太阳能的利用,提高对自然能源的利用
        随着太阳能利用技术的进步,新型太阳能墙体可作为能量转换装置,吸收太阳能即可降低对墙面的加热作用,也能转换为电能为室内提供临时电力。现在比较成熟的太阳能墙体可分为两种:双层皮幕墙体和带玻璃墙面,但该技术含量较高,维护成本也偏高,不过在发达地区商业建筑群展开应用是非常有必要的。
        3.6 合理设计建筑门窗,减少建筑能耗
        在建筑围护部件中,门窗的能量损失最大,制约了室内热环境质量和能耗大小。根据测算,该处损失是墙体的4倍,可见门窗才是绿色节能技术突破的重点。门窗热导率大,且存在空气渗透热损失偏大问题,因此,合理设计门窗面积大小、结构及保证热工节能是关键,也会直接保证室内热环境质量和降低能耗。设计时必须计算窗户和墙体的保温性能指标、窗墙的朝向及面积比,施工时注意门窗的气密性等级。近几年,新型建筑倾向于增大门窗面积,增加室内的透光度,在北方可以增加太阳辐射面积,但是过分增加会降低建筑保温效果,因此合理设置窗墙面积比才是建筑节能的关键。
        4 结束语
        总之,绿色生态建筑结构设计不仅符合现代化发展的需求,同时还符合我国的可持续发展观念,实现了人类社会与自然环境的和谐发展。因此,必须进一步加强对绿色生态建筑结构的研究,促进我国建筑业的健康、稳定发展。
        参考文献:
        [1]郭亮.绿色住宅建筑的节能设计策略[J].绿色环保建材,2018(06):29+32.
        [2]孙广银.现代绿色建筑的生态节能设计策略与应用[J].建材与装饰,2018(03):114.
        [3]侯兆林.现代绿色住宅设计与建筑节能策略探讨[J].科学技术创新,2018(01):107-108.
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