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基于綠色建筑的混凝土結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)論文
【摘 要】隨著生態(tài)危機(jī)的加�。ㄈ绯鞘徐F霾、溫室效應(yīng)等）和蓬勃發(fā)展的綠色運(yùn)動(dòng)，綠色建筑作為第三代建筑思潮受到社會(huì)的廣泛關(guān)注。綠色建筑不僅是在建筑內(nèi)部或外部種植植物進(jìn)行環(huán)境綠化，而是一種節(jié)能、輕污染、尊重自然、回歸自然的建筑風(fēng)格。作為建筑設(shè)計(jì)的重要組成部分，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)順應(yīng)綠色發(fā)展趨勢(shì)。本文對(duì)綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。
【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；綠色；設(shè)計(jì)思路。
在我國(guó)當(dāng)代的建筑工程中， 混凝土結(jié)構(gòu)得到了相對(duì)廣泛的應(yīng)用，這主要得益于混凝土結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢(shì)，在建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)施工的過(guò)程中， 我們應(yīng)該重點(diǎn)考慮到混凝土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在清楚混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)與不足的同時(shí)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)有一個(gè)全面的掌握，進(jìn)而采取相應(yīng)的施工技術(shù)，以此來(lái)更好的保證建筑工程的質(zhì)量。
1 綠色建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。
綠色建筑是與一般的建筑明顯不同，主要有節(jié)能性、審美和諧性、系統(tǒng)綜合性、健康性和環(huán)保性五大特性。 綠色建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也應(yīng)與綠色建筑的要求一致， 要求設(shè)計(jì)最大限度地輔助綠色建筑本身達(dá)到節(jié)能和環(huán)境保護(hù)目的。 除了上述特點(diǎn)，綠色建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合兩個(gè)重要特點(diǎn)，安全性和經(jīng)濟(jì)性。 經(jīng)分析，綠色建筑結(jié)構(gòu)相比一般建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)有以下三個(gè)特點(diǎn)：
1.1 節(jié)能性。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，約 50%的全球能量用于工業(yè)，交通和其他行業(yè)，45%用于建筑供暖，空調(diào)和照明的使用，5%是用于建筑物的建造。 可見(jiàn)，與建筑有關(guān)的能源消耗約占世界總能耗的一半。 因此，研究建筑節(jié)能在綠色建筑體系建設(shè)中占有突出的地位。 綠色建筑結(jié)構(gòu)必須具有節(jié)能特性。
1.2 環(huán)保性。
“綠色”一詞是指生態(tài)環(huán)保，對(duì)自然環(huán)境沒(méi)有太大的污染。綠色建筑結(jié)構(gòu)是充分利用合理的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，材料，建成后，在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持環(huán)境保護(hù)。
1.3 經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性。
建筑施工過(guò)程中，如果過(guò)分考慮了建筑外觀等情況，不考慮背后成本情況的結(jié)構(gòu)體系很容易造成經(jīng)濟(jì)問(wèn)題， 這樣的建筑必然帶來(lái)社會(huì)和人民的負(fù)擔(dān)， 違背了綠色建筑的節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的原則。 為了支持綠色建筑的目標(biāo)，綠色建筑結(jié)構(gòu)也具有經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性。
2 結(jié)構(gòu)中存在的不足。
2.1 易受自然天氣的影響。
現(xiàn)代建筑主要采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 從某種程度上說(shuō)不是很牢固， 容易受到一些自然環(huán)境的影響， 比如遇到地震、洪水、強(qiáng)風(fēng)等情況時(shí)會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)變形等情況，給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn)。
2.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和不確定性。
鋼筋混凝土材料在受力時(shí)遇到突然和破壞性的壓力，結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生不同程度的變化，而這些變化并不規(guī)律。 也存在許多不確定因素，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性風(fēng)險(xiǎn)增大，直接影響到高層建筑的施工過(guò)程和質(zhì)量。
2.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠嚴(yán)謹(jǐn)。
高層建筑施工周期長(zhǎng)，施工過(guò)程較為復(fù)雜，涉及的施工技術(shù)多種多樣，安全系數(shù)高，技術(shù)要求高，導(dǎo)致高層建筑施工難度加大。 鋼筋混凝土是高層建筑施工中重要的建筑材料，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也是很高的，但在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師和施工人員并沒(méi)有針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查， 造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不嚴(yán)謹(jǐn)，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的問(wèn)題，導(dǎo)致施工事故，對(duì)高層建筑施工人員的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了影響，不僅如此，如果處理不好將給建設(shè)單位造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
3 混凝土結(jié)構(gòu)分析。
經(jīng)濟(jì)建設(shè)的建筑項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分析越來(lái)越趨向于多元化的發(fā)展，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的要求也越來(lái)越高，為了滿(mǎn)足鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑施工的要求， 必須根據(jù)工程的實(shí)際情況，鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的具體的要求，改進(jìn)和完善以適應(yīng)高層建筑的要求，盡可能避免不必要的浪費(fèi)。 如上所述，鋼筋混凝土在強(qiáng)外力作用下會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化， 因而要盡快提高變形極限，盡可能降低剛度。 為了在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)詳細(xì)分析之前對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，具體的結(jié)構(gòu)分析如下：
3.1 結(jié)構(gòu)高度的控制分析。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常出現(xiàn)在高層建筑中， 在一定程度上降低了高層建筑的抗震性能， 高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)不同的建筑，相應(yīng)的措施是不一樣的，因此，需要對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高度進(jìn)行控制， 如果在高層建筑在施工過(guò)程中出現(xiàn)鋼筋混凝土超高結(jié)構(gòu)現(xiàn)象， 有必要重新選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。
3.2 結(jié)構(gòu)體系的選擇分析。
現(xiàn)代高層建筑與傳統(tǒng)建筑相比， 現(xiàn)代建筑沒(méi)有傳統(tǒng)建筑對(duì)外觀的要求嚴(yán)格， 但對(duì)內(nèi)部和外部的混凝土結(jié)構(gòu)要求比傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)要高，為了保證強(qiáng)度和高層建筑的穩(wěn)定性，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系的質(zhì)量決定高層建筑的穩(wěn)定性。 因此，有必要對(duì)鋼筋混凝土的內(nèi)外結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化， 以保證工程的施工質(zhì)量。
4 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
高層建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到高層建筑， 抗震性能，使用壽命，強(qiáng)度和穩(wěn)定性，所以抗震功能、耐久性、創(chuàng)新性、地下結(jié)構(gòu)和剪力墻五方面，對(duì)高層建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行分析，具體如下：
4.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震功能進(jìn)行強(qiáng)化設(shè)計(jì)。
高層建筑最基本的功能中包含抗震設(shè)計(jì)， 保證高層建筑不受或少受自然災(zāi)害和地震作用。 因此鋼筋混凝土設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的抗震性能。 抗震性能取決于高層建筑層數(shù)和建筑結(jié)構(gòu)的剛度，如果兩個(gè)數(shù)據(jù)更大，振型數(shù)就越多，一般振型數(shù)大于 15,以保證有效質(zhì)量系數(shù)大于 90%,但振型數(shù)不超過(guò)高層建筑層數(shù)的三倍。
4.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐久性。
耐久性是高層建筑的設(shè)計(jì)中與使用壽命直接相關(guān)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要的設(shè)計(jì)， 而且還直接影響高層建筑的穩(wěn)定性，是降低事故率的關(guān)鍵，應(yīng)該受到設(shè)計(jì)人員和施工人員的重視。 建筑環(huán)境是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和穩(wěn)定性的重要因素，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑物周?chē)膶?shí)際環(huán)境，鋼筋混凝土材料的選擇、材料性能的控制，盡可能按照高層建筑中的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此提高高層建筑的使用壽命，提高其耐久性。
4.3 將新概念設(shè)計(jì)到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中。
不同背景下的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也是不同的， 考慮到時(shí)代、技術(shù)基礎(chǔ)、經(jīng)濟(jì)水平、地域文化等等的不同，施工過(guò)程的要求也是不一樣的，有的考慮的是建筑的抗震性，有的更關(guān)注建筑的使用壽命，還有的更看中建筑的實(shí)用性，對(duì)于不同的建筑要求施工側(cè)重點(diǎn)也是不同的。 但是，有些是建筑施工必須注意的，不管建筑要求是怎樣的，建筑的抗震性、安全性、穩(wěn)定性等是必須嚴(yán)格重視的。 在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要不斷的融入新的概念，以此來(lái)滿(mǎn)足建筑設(shè)計(jì)的各種需求，也可以對(duì)建筑設(shè)計(jì)更進(jìn)一步的完善與改革。
4.4 鋼筋混凝土基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。
任何好的建筑都離不開(kāi)良好的地基， 良好的地基是由地下結(jié)構(gòu)決定的。 鋼筋混凝土基礎(chǔ)也是地下結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵，穩(wěn)定性和抗震性能對(duì)高層建筑起著決定性的作用， 因此它必須對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的地下部分進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)。 這就需要相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師和施工人員到施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查， 對(duì)地震需求和相關(guān)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的要求分析， 收集鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)勘探，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意不同的固定端的位置對(duì)高層建筑引起的影響效應(yīng)。 對(duì)與高寬比較大的高層建筑，應(yīng)該盡可能深埋地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)部分， 鋼筋混凝土樁支撐的錨固長(zhǎng)度設(shè)計(jì)的地下部分， 應(yīng)盡可能的向大而長(zhǎng)的方向進(jìn)行，以增加樁體抗拔性能和防止傾覆事故發(fā)生。
4.5 加強(qiáng)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的剪力墻設(shè)計(jì)。
作為系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的剪力墻，其設(shè)計(jì)與建筑的穩(wěn)定性直接相關(guān)，對(duì)鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的可靠性和抗震性能也有所影響，如抗變形能力不強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致高層建筑的可靠性下降，因此要加強(qiáng)剪力墻的抗變形設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)如下：①邊緣構(gòu)件設(shè)置在剪力墻墻端，以實(shí)現(xiàn)對(duì)柱體的約束，當(dāng)高層建筑層間和頂點(diǎn)的位移較大時(shí)，也可以加大柱截面面積提高約束，從而提高穩(wěn)定性和可靠性；②將連梁設(shè)置于剪力墻截面，并且連梁設(shè)置要保證延性，保證墻體在地震發(fā)生時(shí)不會(huì)出現(xiàn)拉伸，避免安全事故的發(fā)生。
5 混凝土綠色結(jié)構(gòu)選型案例。
法蘭克福商業(yè)銀行， 在這個(gè)歐洲第一棟生態(tài)高層建筑的項(xiàng)目招標(biāo)書(shū)中業(yè)主明確提出應(yīng)創(chuàng)造出 “與使用功能的價(jià)值同樣重要的建筑使用環(huán)境”,要求設(shè)計(jì)師在規(guī)定的三角形基地內(nèi)保證所有銀行員工在辦公區(qū)均能欣賞到大樓中的空中花園。法蘭克福銀行大樓首創(chuàng)的角筒-錯(cuò)層空腹桁架結(jié)構(gòu)體系，它取消中央核心筒而代之以建筑平面角區(qū)處的三個(gè)豎向角筒，大樓的整體空間形式因此改成在三角形大樓的每一側(cè)都由每8 層辦公樓區(qū)之間加插一 4 個(gè)層樓凈高的空中花園所組成 ,而大樓三面的空中花園都是按順時(shí)針?lè)较蛲媳P(pán)旋錯(cuò)層相接來(lái)設(shè)置，每一層的任何位置，辦公人員都可以抬頭欣賞到綠色花園。
6 結(jié)束語(yǔ)。
現(xiàn)代建筑中，混凝土的施工格外重要，在進(jìn)行混凝土的施工中需要進(jìn)行綠色節(jié)能設(shè)計(jì)。 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者要遵守相關(guān)規(guī)范下，具有與時(shí)俱進(jìn)的思想，不斷探索更新設(shè)計(jì)理念，開(kāi)創(chuàng)新的技術(shù)，建立綠色建筑結(jié)構(gòu)體系。 綠色建筑結(jié)構(gòu)是建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的又一核心，是綠色建筑的有力保障。
參考文獻(xiàn)：
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