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摘要：云南梁河（8度，0.20g）某高层剪力墙结构住宅，在分别采用基础隔震结构和传统抗震结构并基本满足相关现行规范设计要求的情况下，定量对比上部结构的钢材及混凝土消耗量，进而分析基础隔震技术能给项目建筑结构带来的原料消耗和废物（粉尘、SO2、NOx、HF、CO2等）排放量的减少量。分析表明在本项目中，基础隔震技术可以使建筑结构的单方钢材和混凝土用量分别减少18.86kg和0.1m3，节能减排效果明显，可显著改善建筑结构的绿色度。
关键词：基础隔震；建筑材料能耗；废物排放量；节能减排
中图分类号：TU318 文献标识码：B
Embodied Energy Analysis of A base-isolated high-rise residential building
Chen Tao1, Qin Yun1,2, Liu Hong1
(1.Yunnan university, Kunming 650091 China;2.Kunming Architectural Design And Research Institute Co ,Ltd, Kunming650011 )
Abstract:A high-rise shear wall residential building is located in Lianghe(8 degree,0.2g) in Yunnan Province. Through the comparison for the consumption of steel and concrete from superstructure under the conditions of using base isolation design and traditional seismic design respectively for its superstructure which match the standard requirement mostly, point out the reduction of the materials used and waste emissions quantitatively ,and work out the reduction in raw materials and waste(dust,SO2,NOx,HF,CO2and so on )because of base isolation technique used in this project .The analysis shows that : the steel and concrete consumption of solar square fell 18.86kg/m2 and 0.1m3/m2; energy - saving and emission reduction is evident, and the green degree of the construction has been significantly improved .
keywords:base isolation; the energy consumption of building materials; Waste emissions;energy-saving and emission reduction
0．引言
我国人口众多，人均资源量相对匾乏，总体上讲，一方面，我国是个资源相对缺乏的国家，另一方面，由于生产力发展水平等因素限制，与发达国家相比，我国产品的能耗水平较高，例如钢材高出10%--25%、每立方米混凝土需多用水泥80公斤、污水回用率仅为25%等。近年来，我国每年新建房屋面积高达17～18亿平方米，超过所有发达国家每年建成建筑面积的总和[1]。目前，我们的新建建筑结构以钢筋混凝土结构为主，结构中所用主要建筑材料——混凝土和钢筋，在生产过程中都面对高能耗、严重的资源消耗和环境污染等问题。据统计[2][3]，我国每吨钢材原料消耗量和主要废物排放量如表1所示，每立方米混凝土所需主要原材料如表2所示。
表1 生产每吨钢材的原料消耗和主要废物排放量统计
消耗原料 废物排放
铁矿石（吨） 新水（吨） 标准煤（公斤） CO2（吨） 废水（吨） 粉尘
（公斤）
1.6 4.1 600 2 2 1.5
表2 生产每立方米混凝土所需消耗的主要原材料及能耗统计
消耗原料（kg） 能耗及废物排放
水 水泥 砂 碎石 标准煤（吨） 电力（KW•h） CO2（吨） 众多污染因子
205 304 644 1197 0.15 110 0.815 高出国际先进
水平6-10倍
建筑材料消耗因建筑结构、功能、用途等不同而有所不同。选择合适的建筑结构体系、抗震措施等对建筑结构的材料消耗量可以起到较好的控制作用。作为绿色建筑结构技术，基础隔震技术是建设部重点推广的新技术之一，隔震体系能够减小结构的水平地震作用，已被理论分析和国内外强震记录所证实。
在高烈度地区，采用基础隔震技术后，随着结构所需承担的水平地震作用的降低，钢筋混凝土上部结构的抗侧力构件数量、构件截面和钢筋用量均会减小；当减震系数合适时，抗震措施也可适当降低。本文结合云南梁河某高层剪力墙住宅工程实例，以具有可对比性的基础隔震结构和传统抗震结构为研究对象，定量分析和比较两者上部结构的主要建筑材料消耗量差异，为工程实践提供参考。
1．工程概况
云南梁河某工程，地上19层，建筑结构高度57.1m，宽23.7m，高宽比2.41，建筑平和剖面如图1和2所示。抗震设防烈度8度（0.20g），标准设防类（丙类），设计地震分组第三组，Ⅲ类建筑场地，场地特征周期0.65s。使用活荷载严格按《建筑结构荷载规范》[7]GB 50009-2001执行；基本风压0.35kN/m2，地面粗糙度类别按C类设计。设计计算考虑偶然偏心和双向地震作用。
2．结构模型
本文所用传统抗震结构和基础隔震结构模型，均为基本满足现行相关规范要求的，基本消除了人为干扰因素所致的偏差，具体情况如下：
2．1标准层剪力墙对比
两种结构模型结构平面布置见图1。隔震设计时，将隔震垫设置于一层楼板（±0.000m）以下2.1m处，并设置相应的转换层，本工程共使用了50个支座；上部结构共设7个标准层，剪力墙厚度除第一标准层局部为250mm厚外，其余均为200mm厚；传统抗震设计中，上部结构的剪力墙全部落地；上部结构同样设7个标准层，1～3标准层剪力墙以300mm、250mm为主，局部达到400mm，第4标准层以上剪力墙厚度均为200mm。主要标准层的剪力墙厚度及墙体面积与楼层面积比详如表3所示；
表3 剪力墙对比
隔震设计 标准层 墙
（厚度：mm） 楼面面积
（m2） 剪力墙
截面面积（mm2） 面积比
（墙截面面积/露面面积）
2 250 、200 542.7 23.695 0.044
3 200 23.2 0.043
关键词：基础隔震；建筑材料能耗；废物排放量；节能减排
中图分类号：TU318 文献标识码：B
Embodied Energy Analysis of A base-isolated high-rise residential building
Chen Tao1, Qin Yun1,2, Liu Hong1
(1.Yunnan university, Kunming 650091 China;2.Kunming Architectural Design And Research Institute Co ,Ltd, Kunming650011 )
Abstract:A high-rise shear wall residential building is located in Lianghe(8 degree,0.2g) in Yunnan Province. Through the comparison for the consumption of steel and concrete from superstructure under the conditions of using base isolation design and traditional seismic design respectively for its superstructure which match the standard requirement mostly, point out the reduction of the materials used and waste emissions quantitatively ,and work out the reduction in raw materials and waste(dust,SO2,NOx,HF,CO2and so on )because of base isolation technique used in this project .The analysis shows that : the steel and concrete consumption of solar square fell 18.86kg/m2 and 0.1m3/m2; energy - saving and emission reduction is evident, and the green degree of the construction has been significantly improved .
keywords:base isolation; the energy consumption of building materials; Waste emissions;energy-saving and emission reduction
0．引言
我国人口众多，人均资源量相对匾乏，总体上讲，一方面，我国是个资源相对缺乏的国家，另一方面，由于生产力发展水平等因素限制，与发达国家相比，我国产品的能耗水平较高，例如钢材高出10%--25%、每立方米混凝土需多用水泥80公斤、污水回用率仅为25%等。近年来，我国每年新建房屋面积高达17～18亿平方米，超过所有发达国家每年建成建筑面积的总和[1]。目前，我们的新建建筑结构以钢筋混凝土结构为主，结构中所用主要建筑材料——混凝土和钢筋，在生产过程中都面对高能耗、严重的资源消耗和环境污染等问题。据统计[2][3]，我国每吨钢材原料消耗量和主要废物排放量如表1所示，每立方米混凝土所需主要原材料如表2所示。
表1 生产每吨钢材的原料消耗和主要废物排放量统计
消耗原料 废物排放
铁矿石（吨） 新水（吨） 标准煤（公斤） CO2（吨） 废水（吨） 粉尘
（公斤）
1.6 4.1 600 2 2 1.5
表2 生产每立方米混凝土所需消耗的主要原材料及能耗统计
消耗原料（kg） 能耗及废物排放
水 水泥 砂 碎石 标准煤（吨） 电力（KW•h） CO2（吨） 众多污染因子
205 304 644 1197 0.15 110 0.815 高出国际先进
水平6-10倍
建筑材料消耗因建筑结构、功能、用途等不同而有所不同。选择合适的建筑结构体系、抗震措施等对建筑结构的材料消耗量可以起到较好的控制作用。作为绿色建筑结构技术，基础隔震技术是建设部重点推广的新技术之一，隔震体系能够减小结构的水平地震作用，已被理论分析和国内外强震记录所证实。
在高烈度地区，采用基础隔震技术后，随着结构所需承担的水平地震作用的降低，钢筋混凝土上部结构的抗侧力构件数量、构件截面和钢筋用量均会减小；当减震系数合适时，抗震措施也可适当降低。本文结合云南梁河某高层剪力墙住宅工程实例，以具有可对比性的基础隔震结构和传统抗震结构为研究对象，定量分析和比较两者上部结构的主要建筑材料消耗量差异，为工程实践提供参考。
1．工程概况
云南梁河某工程，地上19层，建筑结构高度57.1m，宽23.7m，高宽比2.41，建筑平和剖面如图1和2所示。抗震设防烈度8度（0.20g），标准设防类（丙类），设计地震分组第三组，Ⅲ类建筑场地，场地特征周期0.65s。使用活荷载严格按《建筑结构荷载规范》[7]GB 50009-2001执行；基本风压0.35kN/m2，地面粗糙度类别按C类设计。设计计算考虑偶然偏心和双向地震作用。
2．结构模型
本文所用传统抗震结构和基础隔震结构模型，均为基本满足现行相关规范要求的，基本消除了人为干扰因素所致的偏差，具体情况如下：
2．1标准层剪力墙对比
两种结构模型结构平面布置见图1。隔震设计时，将隔震垫设置于一层楼板（±0.000m）以下2.1m处，并设置相应的转换层，本工程共使用了50个支座；上部结构共设7个标准层，剪力墙厚度除第一标准层局部为250mm厚外，其余均为200mm厚；传统抗震设计中，上部结构的剪力墙全部落地；上部结构同样设7个标准层，1～3标准层剪力墙以300mm、250mm为主，局部达到400mm，第4标准层以上剪力墙厚度均为200mm。主要标准层的剪力墙厚度及墙体面积与楼层面积比详如表3所示；
表3 剪力墙对比
隔震设计 标准层 墙
（厚度：mm） 楼面面积
（m2） 剪力墙
截面面积（mm2） 面积比
（墙截面面积/露面面积）
2 250 、200 542.7 23.695 0.044
3 200 23.2 0.043