绿色建筑的结构优化设计探析

2016-02-17刘育平王乐陕西省建筑设计研究院有限责任公司陕西西安710018

中国房地产业 2016年14期

文/刘育平、王乐陕西省建筑设计研究院有限责任公司陕西西安 710018

绿色建筑的结构优化设计探析

文/刘育平、王乐陕西省建筑设计研究院有限责任公司陕西西安 710018

随着科技的发展和社会的进步，各行业也在带动下稳定向前发展。人们的观念也在不断更新，并逐渐认识到了可持续发展的重要性，并将这种观念融入到生活和工作中。建筑行业作为领头领域，近年来发展迅速，更多的新型建筑工程理念与建筑形式不断涌现出来，绿色建筑就是其中一种，更好的将可持续发展的观念融入其中。绿色建筑具有降低建筑对环境的负荷，节约资源和能源，为人们提供舒适性良好、健康、安全的生活环境，与自然环境和谐相处并可持续发展等优点，符合当前社会发展需求，也正因这些优势，使绿色建筑已经成为社会各界关注的焦点。本文对绿色建筑的作用做了简单阐述，在综合性能考虑下，对绿色建筑设计提出了优化对策。

绿色建筑；结构优化设计；综合性能；策略

近年来，随着能源匮乏情况的逐渐加深，人们越来越意识到绿色环保的重要性，可持续发展理论也逐渐在各行业中应用。建筑行业是领头行业，在经济带动下发展显著，基于环保、可持续发展理论，绿色建筑应运而生。绿色建筑具有自然和谐、保护环境、节约资源等优点，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑，因此，绿色建筑行业得到快速的发展。绿色建筑在设计的过程中，不仅仅应该考虑自身的经济、美观以及适用等特性，更应该从资源、环境等综合性能方面进行考虑，以此实现对绿色建筑的优化设计。

一、结构优化设计在绿色建筑中的作用

1.从绿色建筑造价方面分析

众所周知，绿色建筑与一般建筑相比建设成本略高。根据研究统计一星、二星级绿色建筑每平方米要增加50至100元左右，三星级绿色建筑要增加200元左右。从工程造价方面分析，建筑设计阶段的结构设计就决定了整个建安造价的40%到60%以上[1］。同时，和发达国家相比，我国的建筑平均用钢量大大高于他们。与社会平均水平相比，经过结构优化的住宅和公建的钢筋混凝土工程项目，一般每平方米工程造价可以节省60到170元，钢结构或城市综合体潜力更大。由此可见，在节省建设资金方面，绿色建筑的关键环节是绿色建筑设计，绿色建筑设计的关键环节是结构优化设计。所以，结构优化设计是实现绿色建筑的重要途径。

2.从节约资源，保护环境、减少污染方面分析

目前，钢筋混凝土结构依然是我国建筑工程中的主导结构[2］。我国的绝大部分建筑采用的是现浇的钢筋混凝土结构，大量的使用水泥、砂石、钢筋。其中水泥不仅消耗了大量的能源还造成了大量的污染，因此迫切的需要减少材料的用量，降低资源消耗，减少钢材、水泥的消耗，减少生产过程中的碳和其他污染物的排放，减小对环境的影响。而结构优化设计在降低建筑中钢筋、混凝土消耗具有关键作用。

二、综合性能分析下的绿色建筑优化设计策略

1.绿色建筑地域性空间组织模式设计优化

绿色建筑的建筑设计应该在传统建筑设计的基础上加上相关的参数，例如地域、气候、技术、文化以及环境等，绿色建筑地域空间组织模式设计的优化原则是依赖于自然界的生长规律，将地域元素增加到建筑设计中，重视人在绿色建筑中的空间感受，其设计优化主要表现为：从设计手法、视觉形态、空间布局关系等方面进行优化，提取地域建筑形态特征，再结合建筑地域的技术水平、文化程度、经济发展状况等条件，进行调查、研究以及转换等，以实现控制设计形态、优化绿色建筑的效果。同时，绿色建筑的生态系统是一个由人类、地质、大气环境、土壤等组成的复杂体系，通过考虑绿色建筑的综合性能，保证绿色建筑能够体现整个地域的风貌以及价值体系，并根据地域环境的实际变化，真正的达成和地域环境系统和谐相处的优化设计目标。

2.绿色建筑设计流程的优化

绿色建筑设计流程的优化应该以《绿色建筑评价标准》为准则，对现有的绿色建筑流程进行优化设计：其一，优化设计团队。绿色建筑项目的设计团队应该根据绿色建筑的目标为基础，配备相应的设计团队和人员，并分配相应的职责，其中包括工程造价师、环境评估人员、专项技术厂家、绿色建筑咨询工程师、建筑设计师、室内设计工程师、景观设计工程师等；其二，优化决策设计。组建专门的绿色设计团队召开绿色建筑启动会，例如绿色建筑可行性分析研讨会，分析绿色建筑场地的技术、设施、交通、资源等；其三，初步设计优化。初步设计优化的流程为：召开绿色建筑方案设计研讨会，下发绿色建筑方案设计要求，制定绿色建筑设计方案、审核绿色建筑设计指标、确定绿色建筑设计方案；其四，扩充设计优化。扩充设计优化的流程表现为：召开技术深化落实设计研讨会、进行绿色建筑扩充设计、审核扩充设计图纸、模拟设计图纸（包括建筑综合能耗、室内自然通风、室内采光等）；其五，施工图设计优化。施工图设计优化的流程主要表现为：深化绿色建筑施工图纸设计、完成绿色建筑施工图纸设计、审核施工图纸（当存在参数变化时，应该根据计算机模拟进行校对、审核、会签）、完成施工图纸设计。

3.绿色建筑设计方案评价指标优化

目前，建筑整体环境性能的综合评价体系，通常包含了空气质量、水、材料、能源等指标要求，但是这些评价体系的内容、运行方式、结构以及表达结果和绿色建筑的决策模式存在一定的差异，并不能满足设计师对绿色建筑优化设计的需求，通过采用 Ecotect软件对绿色建筑的环境进行分析，通过归纳总结能够获得绿色建筑综合性能评价指标，并且各项综合性能评价指标都是相互独立的，能够从不同的角度反映绿色建筑的综合性能，根据绿色建筑项目的功能要求对指标设置权重，采用相关系数法、专家打分法、AHP法等常用定权方法确定评价指标的权重，通过利用 Ecotect模拟分析方案性能，再通过TOPSIS算法对获得的结果进行综合分析，能够获得最优化评价指标以及Ecotect-TOPSIS 方案决策模型，例如对绿色建筑光环境指标的分析。