探究低碳環(huán)保理念下的高層建筑結(jié)構(gòu)

方萬靈

（廣州市設(shè)計院， 廣東 廣州 510620）

0 引言：

隨著社會的高速發(fā)展，人們逐漸開始忽視環(huán)境保護，導(dǎo)致環(huán)境急速惡化，人們在被惡劣的環(huán)境摧殘得快體無完膚時，這才逐漸意識到環(huán)境對于人類的重要性，開始對低碳生活充滿了向往。國家在發(fā)展戰(zhàn)略上也開始強調(diào)低碳環(huán)保的重要性，因為只有踐行低碳環(huán)保的發(fā)展理念，我國的經(jīng)濟才能得到進一步的發(fā)展，于是國家在各領(lǐng)域推廣低碳發(fā)展理念，在高層建筑領(lǐng)域，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)變，結(jié)構(gòu)設(shè)計開始以低碳環(huán)保理念為根本進行進一步改進。

1 低碳環(huán)保理念下的綠色高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容

1.1 綠色高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

社會經(jīng)濟的快速發(fā)展使人們的生活水平質(zhì)量得到大幅提高，根據(jù)我國國情，國家在近幾年開始大力向全國人民推廣低碳生活的理念，隨著人們對低碳生活的深入了解，生態(tài)環(huán)境問題得到人們高度重視，綠色高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)標準和規(guī)范下，推出的更具實用性與先進性的設(shè)計理念，是一種更科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，大大提升了建筑整體的使用性能，在進行綠色高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要始終遵循高層結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟性和可行性的原則進行設(shè)計，保證建筑本身的功能性以及實用性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中根據(jù)實際情況及時修改，確保工程的整體完成水平。

1.2 綠色高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化重要性

綠色高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對施工技術(shù)與施工材料都提出了較高標準，綠色高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的成本相對與傳統(tǒng)設(shè)計更高，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，在滿足基本結(jié)構(gòu)建造要求的基礎(chǔ)上，盡可能減少使用會對環(huán)境造成污染的材料，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高高層建筑用料的合理性，能夠有效提升各類資源的使用效率。

1.3 結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計

結(jié)構(gòu)優(yōu)化是建立在能夠保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性和持久性的前提下，對于結(jié)構(gòu)設(shè)計的改革，設(shè)計人員需要嚴格按照建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)則進行設(shè)計，根據(jù)不同的建筑形體進行不同的結(jié)構(gòu)的設(shè)計，根據(jù)高層建筑的功能以及特點，進行綠色結(jié)構(gòu)設(shè)計的替換，高層建筑的外部結(jié)構(gòu)，也要在節(jié)約資源的前提下合理利用資源，由于高層建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件需要進行優(yōu)化，才能達到高強度的使用要求，因此，在設(shè)計高層混凝土的結(jié)構(gòu)時，要進行材料的合理運用，如粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁、無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土樓板、現(xiàn)澆混凝土空心樓板等，在低碳環(huán)保理念下實現(xiàn)更環(huán)保的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2 低碳環(huán)保理念下高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

2.1 對建筑材料進行合理選擇

選材是建筑的根本，好的材料能夠打造堅實的地基，高層建筑才會有所保障。合適的建筑材料是指在低碳環(huán)保理念下，強度和彈塑性能夠滿足建筑需求的材料，高層建筑材料的強度和彈塑性起到防震作用，因此選材不可馬虎，否則不能起到解決高層建筑防風(fēng)抗震這一最核心問題的作用。高層建筑的外部構(gòu)造是建筑的重要部分，外殼耗能大，是整個建筑耗能的四分之一，采用鋼筋混凝土和剪力墻的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用質(zhì)地很輕且隔熱效果好的材料，但抗震效果并不理想，傳統(tǒng)材料的性質(zhì)很可能會影響外墻壽命，所以，在選材時要同時考慮抗震能力與保溫隔熱效果，選用既能夠承受住外部裝飾等的配置，又具有較好的抗震效果與保溫隔熱作用的材料，建筑材料一定要滿足高層建筑的性能需求，在此基礎(chǔ)上盡可能做到低碳環(huán)保。

2.2 選擇合適的建筑形體

大多數(shù)的高層建筑采用形體較小的建筑結(jié)構(gòu)，有效地節(jié)約了土地資源，增加了建筑的有效面積，能夠降低內(nèi)部各類管道的使用成本，減輕建筑內(nèi)部各類設(shè)施的運作壓力，節(jié)省了經(jīng)濟輸出，外表多為光滑流暢的結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠降低整體及局部的風(fēng)壓體型系數(shù)，因此高層的建筑形體設(shè)計多運用小巧光滑等特點。

2.3 對自然資源進行充分應(yīng)用

太陽能是可再生資源，是大自然賜予我們的寶物，在低碳環(huán)保理念的實踐中太陽能占據(jù)著舉足輕重的地位，對太陽能的開發(fā)與利用還在不斷地深入，相應(yīng)技術(shù)在不斷地創(chuàng)新與發(fā)展，因為這是為數(shù)不多的清潔能源，對環(huán)境沒有任何污染。高層建筑中的太陽能熱水器設(shè)計構(gòu)造較為復(fù)雜，但隨著樓層的升高，太陽能也能得到充分地利用，不僅是在向居民提供熱水方面，對于其他與光能、熱能有關(guān)的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中也有不同的用處。

3 低碳環(huán)保理念下的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理念

3.1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性、可行性與安全性

高層建筑的出現(xiàn)是出于人們的需要，因此，建筑的實施要考慮其經(jīng)濟性與可行性，對高層建筑進行設(shè)計，是因為要考慮土地等資源有效利用與節(jié)約，越來越多的高層建筑成為人們的避風(fēng)港，那么其中的安全性最為人們所關(guān)心，高層的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要讓人們感到舒適，發(fā)揮其經(jīng)濟能力，并且要讓建筑工程師認為切實可行，高樓大廈的廣泛啟用為人們提供了便利，也提高了對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工的難度，低碳環(huán)保的理念下，我們對于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念又提出了新要求，為滿足新時代的需要，這更需要頂尖的技術(shù)人員進行精密的設(shè)計與指導(dǎo)。

3.2 合理利用概念設(shè)計

概念設(shè)計是對結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計整體把握，是高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計的靈魂所在，在對抗震能力進行全面測評以及工程師的結(jié)構(gòu)設(shè)計后，進行科學(xué)的有效的整體布置，形成系統(tǒng)的設(shè)計方案，對結(jié)構(gòu)進行準確地敲定。在建筑方案的制定初期，可以運用于平面布置階段，避開不利于抗震的位置，在選取材料的過程中，對建筑結(jié)構(gòu)的承重能力進行反復(fù)確認，確保其抗震性能在建筑標準范圍內(nèi)，通過概念設(shè)計的具體分析，做出適當調(diào)整與改進。

3.3 充分實現(xiàn)高層建筑的結(jié)構(gòu)延性設(shè)計

高層建筑的延性是抗震能力的決定因素，高層建筑的延性主要從材料、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)三個方面體現(xiàn)出來，高層的鋼結(jié)構(gòu)塑性極好，無論是水平方向上還是豎直方向，都有著非常好的抗風(fēng)抗震能力，與鋼筋混凝土不同，屬于一種極好的結(jié)構(gòu)延性體系，符合高層建筑安全性的結(jié)構(gòu)標準，目前，由于高層的鋼結(jié)構(gòu)性能較好，造價也比較高，因此在高層建筑中沒有得到廣泛應(yīng)用。人們對于高層建筑的需求每日劇增，國家對建筑行業(yè)也提出了更高的標準與要求，使得建筑行業(yè)的技術(shù)人員正在全力尋找延性好，造價相對較低且符合環(huán)保標準的建筑材料，想辦法通過改善傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計提高高層建筑的抗震能力，否則很難保證高層建筑的安全性。

4 結(jié)語

綜上所述，高層建筑不僅可以有效節(jié)約土地資源，還可以對其他資源盡可能地進行節(jié)約。綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是大勢所趨，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程應(yīng)該遵循低碳環(huán)保理念，在高層建筑的質(zhì)量有所保證的前提下，積極應(yīng)用新型技術(shù)與新型材料，充分在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)化、結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化方面進行反復(fù)考量，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的實用性和可行性，減少不必要的資源浪費以及對環(huán)境造成的破壞，使高層建筑充分發(fā)揮其功能性與環(huán)保性，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的進一步突破。