绿色建筑理念背景下建筑设计发展

袁帅龙 李世常

山东省纺织建筑设计院有限公司 山东 济南 250013

引言

进入21世纪以来，环境问题开始受到人们的重视，为了减少工业发展给环境带来的影响，我国开始制订各种节能减排的政策。建筑行业中绿色建筑的理念应运而生，在这种理念下我国建筑设计开始向信息化、绿色化、标准化发展，通过这种绿色的设计理念，可以有效实现建筑施工过程的节能减排。有鉴于此，下文将在通过对相关文献查阅以及结合自身多年工作经验背景下，针对绿色建筑理念背景下建筑设计发展进行探讨，希望能够给广大同行参考。

1 绿色建筑理念概述

绿色建筑是指借助绿色环保的施工方式采用绿色节能的建筑材料建成的建筑。随着人们对于环境问题的重视，绿色建筑已经成为建筑行业的主要发展方向。针对绿色建筑可以结合社会、环境、个人以及成本4个方面来阐述。①社会。绿色建筑的大规模应用有助于完善我国的工业化体系，体现出了我国的可持续发展观，有益于“人类命运共同体”的构建。②环境。绿色建筑的广泛应用可以有效减少建材制造以及运输过程中可能造成的污染，可以最大限度地降低建筑相关领域对环境造成的影响。③个人。通过对绿色建材的应用有助于引导个人形成绿色的生活观，在实际生活中选择绿色的生活方式，可以从个人角度实现绿色社会的构建。④成本。由于绿色建筑采用的建材大都是可循环使用的，在建筑使用寿命到期之后可以将建材处理之后二次利用，在一定程度上降低了建筑成本[1]。

2 当前建筑设计领域存在的问题

2.1 建筑设计方案信息化程度不足

随着信息化时代的到来，信息技术极大地改变了人们的生产生活方式。在建筑设计领域也是如此，但部分从业者只将信息技术看作是一种便捷的画图工具，这种观点极大地限制了建筑设计的信息化发展。①建筑行业内的信息交流不完善，建筑是多领域、多周期的行业，现在不同领域间（如暖通和电气）和不同周期间（如设计和施工）的信息交流不完善，导致很多现有数据不准确或者缺失。BIM技术对于提高建筑行业信息化程度有着非常大的意义，但是还有待发展。②建筑设计行业重要数据的缺失，由于建筑在设计时往往没有考虑维护和监控需要的数据，导致虽然现在智能建筑数据很多，但经常重要数据缺失（如中央空调的各种数据等）。③建筑行业内缺乏理想的数据结构，BACnet在实际应用方面差强人意。

2.2 建筑成本难以控制

建筑施工过程中成本一般包括人工费、材料费、管理费、税金等。其中材料费主要是指建材的购买与运输的费用，随着我国碳中和政策的实施，常规建筑材料的购买成本会上升，在建筑行业日益成熟的背景下，建筑成本的增加不利于企业的经营。常规的钢筋混凝土建筑通常由于设计方案的独特性导致其核算成本上升，不同配比的钢筋混凝土在材料的购买、建筑物结构强度以及施工难度等方面均有所不同，不同的建筑在建造的过程中成本难以控制[2]。

3 绿色建筑理念下建筑设计发展趋势

3.1 设计方案信息化

设计方案的信息化包括从建筑物的设计、施工管理以及后期建筑的管理维护的信息化。在这之前需要收集大量的建筑信息，这就要求在开展新建筑施工时要铺设足够数量的传感器，收集建筑在施工和运行过程中的各项数据。老旧房屋的翻新也为建筑大数据的采集提供了契机，在翻新过程中可以通过安装各种传感器实现建筑的自动管理，如自动维护、自动清洁等。由于绿色建筑理念下建筑设计方案越来越复杂，涉及的专业越来越多，生成式设计可以通过计算机生成上千万种设计方案，并筛选出最科学的方案。生成式设计需要借助设计方案的信息化来实现，在计算机端口输入各类信息之后，计算机自动生成设计方案，并将设计方案自动拆分生产施工[3]。

3.2 建筑用材绿色化

建筑用材绿色化是指选用建筑材料时要选用生产过程对环境污染小或者无污染的建筑材料。常见的钢筋混凝土材料在生产过程中会产生大量的粉尘影响环境，而且混凝土原料在开采过程中会破坏当地的环境。因此建筑行业开始逐步采用钢结构建筑代替钢筋混凝土建筑。钢结构建筑相比较于混凝土建筑施工周期短、柔韧性高、抗震性能高；钢结构建筑使用标准型材，易加工易控制精准度；钢结构梁柱截面小，室内空间利用率高；建筑物的管线可以借型材内部布线，节省空间和敷设造价；钢结构建筑可实现大跨度结构及超高结构。用常见的钢结构建筑与混凝土建筑进行抗震实验，首先假设地震加速度、分组、场地类别等外部因素均相同，且设计水平与施工质量均类似，墙体后期没有附加破坏如野蛮装修等。通过设置不同的地震级别，检测模拟墙体的最大适用高度（默认最大高度为300m，即300m及300m以上均视为高度为300m），通过对模拟实验数据进行推算可以得出不同震级下墙体最大适用高度。通过数据可以看出在高级别震级下，钢结构建筑的稳定性要高于混凝土结构建筑，尤其是当震级为8.0级时，钢筒体结构的稳定性远高于混凝土结构与砌体结构。因此钢结构建筑在抗震能力方面具有很大的优势。通过钢结构建筑代替常规的混凝土结构建筑不仅可以提高建筑的稳定性，还可以减少施工成本，提高企业效益；而且钢结构建筑在建筑废弃之后还可以回收再利用[4]。

3.3 建造方式标准化

建造方式标准化是指通过统一装配式建筑的生产标准，实现装配式建筑标准化生产。通过统一生产标准，装配式建筑的结构件可以在预制工厂加工生产完成后直接投入市场，建筑设计方在设计时结合已有的建筑结构件进行设计，建筑施工方根据图纸需求购买相应的结构件在施工现场快速装配成型。装配式建筑的特点就是标准化和工业化，当前的装配式建筑结构可以分为混凝土结构式建筑、钢结构式建筑、木结构式建筑3类。装配式结构建筑可以实现建筑材料生产过程的标准化、集约化，相比较于传统的混凝土结构建筑可以极大地缩短施工周期，而且由于建筑材料成型基本都是在工厂内完成的，可以极大地减少施工过程中造成的污染。装配式建筑在抗震强度方面也有不俗的表现，在对钢结构建筑进行三层足尺实验时，发现钢结构建筑在经历0.62g地震加速度后，除抗震支撑外建筑结构基本完好无损，表面钢结构建筑至少可以抵抗8.0级地震。近年来我国不断推广装配式建筑，不仅是装配式建筑相比较于传统的混凝土建筑效率更高，更重要的是装配式建筑更为环保。装配式建筑其生产环节更加环保，符合我国既定的低碳发展战略，例如每100m2的混凝土施工与装配式建筑的用料进行比较：

使用混凝土建筑技术加工100m2的建筑物共需4.5t钢筋，1t水泥，在施工过程中大约产生0.52t建筑垃圾；使用装配式建筑技术加工100m2的建筑物，约需要2.4t钢筋、0.5t水泥，在施工过程中产生0.32t建筑垃圾，通过对比不难发现，装配式建筑无论是在建筑原材料的消耗上，还是原材料的利用率上均具有极大的优势，通过大范围推广装配式建筑技术可以有效实现建筑行业的节能减排，保障我国低碳发展战略的有效实行。装配式建筑设计的标准化和管理的信息化程度较高，能有效缩减耗材的使用，节省成本，提高建造效率，特别是在施工时可以节约大量模板，减少现场搅拌对水的浪费和污染，能一定程度地实现绿色建筑的结果。装配式建筑将绿色理念与建筑施工相结合，运用现代化生产组织手段，建筑生产全过程各阶段、各生产要素通过技术集成和系统整合，形成有序的工厂数字化流水式作业，实现建筑设计标准化、构件生产工厂化、现场施工装配化、土建装修一体化的先进建筑生产方式。对于装配式建筑，围护系统是一个关键因素。装配式建筑结构系统必须与围护系统配合紧密、和谐统一。装配式结构建筑其技术优势在装配件的生产以及现场施工的过程中可以极大地减少传统建筑施工技术造成的污染，但由于装配式建筑还处于发展阶段，有很多技术难题还有待解决[5]。

3.4 能源优化利用和新能源的开发技术

绿色建筑的新能源开发利用是基于开源角度提出的一个设计理念，该方式可有效降低建筑对传统能源的依赖，降低碳排放问题，进而完成绿色建筑建设目标。当下，较为热门的新能源主要有太阳能、风能和地热能，沿海建筑也可利用潮汐能。由于这些能源因素对环境要求较高，因此，在具体选择上可从成本角度出发，考虑安装一种或几种。在太阳能利用上，适合安装太阳能设备作为建筑能源的地方需要有充足日照。在安装设计太阳能装置时，要考虑朝向问题。当前，我国城市地区普遍存在玻璃幕墙，因此，可做好建筑的联动设计，安装玻璃幕墙加太阳能能源装置的联合装置，能保证在有效消除光污染的同时，进一步提升太阳能装置的能源效率。在风能利用上，要做好前期风力测试工作，并采取相应措施进行降噪处理。如今，我国在光伏领域和风能发电设备方面给予了重点投资，相关设备效率不断增加，设备成本也在进一步降低，这为现代建筑中普及使用新能源设备提供了更多可能。存在条件的建筑可同时安装更多、更大的新能源设备。该领域相关技术人员更需紧跟时代步伐，做好对于这些技术的前沿观察研究，并积极思考其在绿色建筑技术中的融合应用[6]。

3.5 因地制宜

绿色建筑理念更加重视建筑工程与周边自然环境的协调性与统一性，力求减轻工程建设期间对周边环境产生负面影响与破坏。因此，在绿色建筑理念背景下建筑设计应坚持因地制宜，改善设计水平，做到能源的科学使用。设计中先做好区域气候、地质环境的分析和考察，在绿色理念引导及建筑工程要求下，合理规划设计内容，实现结构、性能的规划处理，降低能源及成本损耗。再者，坚持因地制宜原则，在阳光充足区域内，安装太阳能转换装置，利用太阳能完成电能、热水的供应。对于温度较低区域，可选择环保型保温墙体材料。根据不同的气候特征、地势情况、特有材料的就近使用来提高设计，改善生活[7]。

4 结束语

总的来说，随着社会的发展环保理念越来越受到人们的追捧，为了更好适应社会的发展，建筑行业也提出了绿色建筑的理念。在绿色建筑理念的影响下，建筑设计开始向信息化、绿色化、标准化的方向发展。设计方案信息化可以提高建筑整体的资源调配，提高资源利用率；建筑用材绿色化可以有效减少建筑行业造成的污染；建造方式标准化可以提高建筑施工工作效率，进一步减少建筑施工过程中可能造成的污染。为此上文结合工作实践及文献研究，对绿色建筑理念下建筑设计发展趋势进行探讨。