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摘要：我国是一个人均资源短缺的国家, 能源资源也是如此。节能是国家的一项基本政策, 国家的节能法里明确提出建筑要节能。无论是从环境保护的角度出发, 还是从可持续发展的角度出发, 在大规模兴建住宅的同时, 必须积极开展建筑节能工作。本文探讨了民用建筑中结构节能设计。
关键词：民用；建筑；结构；节能设计
中图分类号：TU24文献标识码： A 文章编号：
建筑产业是重要的第二产业, 在我国已经成为国民经济的三大支柱产业之一, 然而建筑节能的水平却远远落后, 其舒适程度不仅不能满足人们追求高品质生活的需求, 还带来能源的巨大浪费。据相关研究调查, 建筑能耗已占整个社会能耗比例的30%~ 40%。因此, 加快我国建筑节能的步伐, 提高建筑节能的水平已迫在眉睫。
一、 民用建筑结构节能的技术原理
建筑物的能耗是由其围护结构的冷风渗透和热传导两方面造成的。民用建筑的围护结构主要指墙体、屋面、窗户( 玻璃幕墙) 、外遮阳设施等。建筑物围护结构的作用是防热御寒, 使室内受到遮护, 形成温暖、舒适的环境, 以不受室外气候变化的影响。房屋内外的热流方向在冬季和夏季截然不同, 但都要求外围护结构具有绝热的性能, 使流出或流入的热量减少。为了降低建筑能耗, 在减少建筑物冬季空气渗透耗热量和夏季空气渗透得热量的前提下, 尽量利用太阳辐射得热和建筑物内部得热。建筑的围护结构直接影响民用建筑的能耗, 据调查, 围护结构的耗热量占建筑采暖热耗的1/ 3 以上。因此, 对于民用建筑物来说, 节能的主要途径是: 应从墙、门、窗、顶等围护结构着手, 通过逐步优化围护结构设计, 尽量减少其能量散失, 更好地满足保温、隔热、透光、通风等各种需求, 达到最佳的节能效果。
二、民用房屋建筑各部位的节能环保构造设计
1、住宅小区建筑整体规划布局
住宅小区建筑布局须考虑到小区在整个社区的方位，交通要道的方位，小区乃至整个社区的自然景观和人文景观等，尽管如此，开发商仍有很大的自由度。因此，在做小区整体规划时，要将建筑节能统筹考虑。一般来说，鉴于住宅客厅和主人房最好位于南面或东南向，为了形成良好的视野，小区的中心广场，人工湖、瀑布、主要绿地和林地等的布局也应位于小区南部，各栋住宅交错其后及以一定角度交错其旁，这样可使住宅主要房间既有良好的朝向，良好的视野，又达到了节能目的，并且由此又带动了销售。
2、建筑体形
合理的建筑体形能够减少建筑物与外界的热量交换，在其他条件相同时，建筑体型系数(建筑外围护面积与其所包围体积之比)越大，单位面积散热量也越大，对节能不利。因此，正确处理建筑形式多样化和节能的关系，是建筑设计中应当引起重视的问题。一般讲，6 层左右的建筑对建筑节能设计较为有利，另外，建筑物的外形越简单，其外壳的表面积越小，热交换量亦越少。因此，建筑物的造型宜简洁、完整，尽量避免采用复杂的轮廓线。
3、 建筑朝向
建筑朝向是影响建筑节能效果的重要因素。建筑室内热湿环境受太阳能辐射热量的影响较大，建筑朝向则直接影响建筑物受太阳辐射的程度。我国地处北半球，由于太阳高度角和方位角变化规律的影响，南朝向的建筑，夏季可减少太阳辐射得热，冬季可增加太阳辐射得热，是最有利的建筑朝向，所以使建筑物为南朝向，是我国建筑节能的必要条件。
在一天之中，不同时间的太阳能辐射热量是不同的，不同使用性质的建筑物，对能量的使用时间要求也是不同的。根据太阳能在不同时段的分布状况和建筑物的使用性质调整和确定建筑朝向，是充分利用太阳能的有效措施。例如，在我国北方采暖地区，一天之中的13～14 时的太阳能辐射热量最大，建筑物的布置方向应为南偏西，这样可以提高室温，有利于节能；而对于我国的南方非采暖地区，建筑物的布置方向应为南偏东，以减少太阳辐射对室温的影响。再如，办公、学校等公共建筑只是白天有人使用，夜间室内则无人居住，只要白天室温达到标准即可，并希望上午室温能够尽快上升，对于这样的建筑物，应将朝向设为南偏东为宜；而住宅、旅馆、宿舍等居住建筑因夜间住人，希望下午有较强的太阳能辐射热进入室内，以提高夜间室温，应将朝向设为南偏西。
4、 建筑平、立面布置
建筑平面的巧妙布局常能获得较为满意的节能效果。如将电梯、楼梯、管道井、机房等布置在建筑物的南侧或西侧，可以有效阻挡日射；挑空中庭形成二次隔热区，这种布置方式较之常见的服务核心区位于中部的习惯做法更有利于节能；利用自然通风降低温度、改善居住环境是炎热地区节约空调电耗的重要方法；恰当的平面布置有助于形成理想的通风作用，通过建筑物门窗的合理设置，形成通风口，组织并诱导自然通风，既起到节能作用又克服了空调室内空气品质差的弱点。
5、 墙体节能
墙体是建筑外围护结构的主体，其功能主要是承重、防水、防潮、隔热、保温。长期以来，我国一直以实心黏土砖为主要墙体材料, 用增加砌筑厚度来达到保温目的, 这种做法实际上浪费了土地资源。主要作为承重用的单一墙体材料往往无法同时满足保温、隔热的要求, 因而在节能的前提下, 应推广使用复合墙体技术, 即将保温材料与基层墙体复合, 构成复合保温墙体。复合墙一般用砖或钢筋混凝土作承重墙, 并与绝热材料复合;或用钢、钢筋混凝土框架结构, 用薄壁材料夹以绝热材料作墙体。采用墙体复合保温节能措施时, 最主要的是保温层不宜过厚, 过厚应采取钢丝网加固等相应措施。同时, 对保温材料的耐候性, 以及保温体系的抗裂、防火、拒水、透气、抗震和抗风压性能等都有较高的要求。
6、门窗节能措施
窗户是薄壁的轻质构体，也是耗热的薄弱环节．普通单层玻璃窗的能量损失约占建筑物冬季保温或夏季降温能耗的50% 以上，因而改善其绝热性能是节能的重点工作之一。窗户的节能应区别不同朝向控制窗墙比，尽量避免东西向开大窗。以提高窗户的遮阳性能，另一方面，應根据空调设备的价格和制冷，采暧费用的比较去确定合适的玻璃品种，从各种玻璃的太阳能阻隔特性和导热性两个方面去比较其节能效果，选择吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃和中空玻璃等，以提高玻璃的气密水平．此外，窗上加贴透明聚酯膜，也是窗户节能的措施之一．近年来，聚氯乙烯塑料门窗、单框双玻彩板钢窗和铝合金窗，以其良好的保温性和气密性，在民用建筑中得到了较为广泛的应用．
7、屋顶节能措施
近年来，在城市建设和居住小区开发中，坡面屋顶发展较快。运用各种不同色彩、不同坡度的屋顶形成了建筑风格多样化，一方面，不仅满足了人们不断提高的审美情趣需求，另一方面，坡面屋顶有良好的保温隔热性能，又能避免因温度变化过大，导致屋面结构产生较大变形引起的顶层墙体开裂，提高了建筑物的抗震能力，从而保证了墙身的整体性。据调查，坡屋顶与平屋顶的顶层房间，室内温度可相差5℃左右。这就表明在室内热环境相同时，坡屋顶建筑的使用能耗比平屋顶节省。因而，在节能建筑中，应提倡采用坡面屋顶。目前，用于屋顶保温的各种材料的开发和应用发展较快，保温材料有或整体的、块状的或松散的。屋顶保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以避免屋顶的重量、厚度过大。也不适宜选用吸水率高的保温材料以防保温层大量吸水，降低保温效果。如选用了吸水率较高的材料，屋面上应设置排气孔排除保温层内不易排出的水分。
三、民用房屋建筑结构的节能与环保的设计
1、加大对清洁能源的利用
如太阳能、风能、潮汐能、地热等，既可减少对资源的消耗也会减少废气污染，尤其是太阳能在我国大部分地区都可以大力推广。高层建筑的屋顶完全可以安装太阳能电池板，产生的电力可以供给大楼自身的一部分使用。农村地区则可以利用沼气来发电、供热。
2、推广水资源的循环利用技术
雨水的收集、沉淀、再利用系统在外国已经开始进入实际应用阶段，而在我国雨水的利用几乎是空白，我们只是考虑怎样将其从建筑及周围场地中排走雨水完全可以胜任如清洁地板、浇灌小区绿地之类的使用需要。
3、就近取材，尽量减少运输能耗
在当地的建筑面上就可以多采用一些本地石材做装饰；南方地区多产竹子，可以在施工中尽量多用竹脚板、竹模板；海南岛的工地完全可以使用当地高质量的海沙等。
4、加大再生材料、环保材料的使用比例
我国正在大力推进工业固体废渣在建筑材料中的综合利用，混凝土骨料、筑路材料、砖瓦砌块、陶瓷、耐火材料等建筑材料已经在大量使用工业固体废渣做为原材料。用粉煤灰为主要原材料生产的加气混凝土砌块比传统的粘土砖更轻，保温隔热效果更好，是很好的填充墙材料。
建筑节能对缓解我国能源紧缺矛盾、改善人民生活工作条件、减轻环境污染具有十分重要的意义,它既是促进经济可持续发展最直接的根本措施, 又是深化经济体制改革的一项重要组成部分。作为结构设计师, 应从不同角度, 依据不同的准则, 加强节能设计的实际应用, 为社会经济的可持续发展、建筑科学的繁荣进步, 创造良好的技术条件。
参考文献：
[1] 郝灵鹤. 节能建筑的外墙保温[J]. 中国资源综合利用. 2009(02)
[2] 韩永奇. 中德两国墙体材料革新和节能建筑比较研究[J]. 住宅产业. 2006(02)
[3] 王云. 住宅结构设计与建筑节能[J]. 科技信息(学术研究). 2007(02)
[4] 夏松,覃爱民. 节能建筑的结构设计选型探讨[J]. 皖西学院学报. 2007(05)
关键词：民用；建筑；结构；节能设计
中图分类号：TU24文献标识码： A 文章编号：
建筑产业是重要的第二产业, 在我国已经成为国民经济的三大支柱产业之一, 然而建筑节能的水平却远远落后, 其舒适程度不仅不能满足人们追求高品质生活的需求, 还带来能源的巨大浪费。据相关研究调查, 建筑能耗已占整个社会能耗比例的30%~ 40%。因此, 加快我国建筑节能的步伐, 提高建筑节能的水平已迫在眉睫。
一、 民用建筑结构节能的技术原理
建筑物的能耗是由其围护结构的冷风渗透和热传导两方面造成的。民用建筑的围护结构主要指墙体、屋面、窗户( 玻璃幕墙) 、外遮阳设施等。建筑物围护结构的作用是防热御寒, 使室内受到遮护, 形成温暖、舒适的环境, 以不受室外气候变化的影响。房屋内外的热流方向在冬季和夏季截然不同, 但都要求外围护结构具有绝热的性能, 使流出或流入的热量减少。为了降低建筑能耗, 在减少建筑物冬季空气渗透耗热量和夏季空气渗透得热量的前提下, 尽量利用太阳辐射得热和建筑物内部得热。建筑的围护结构直接影响民用建筑的能耗, 据调查, 围护结构的耗热量占建筑采暖热耗的1/ 3 以上。因此, 对于民用建筑物来说, 节能的主要途径是: 应从墙、门、窗、顶等围护结构着手, 通过逐步优化围护结构设计, 尽量减少其能量散失, 更好地满足保温、隔热、透光、通风等各种需求, 达到最佳的节能效果。
二、民用房屋建筑各部位的节能环保构造设计
1、住宅小区建筑整体规划布局
住宅小区建筑布局须考虑到小区在整个社区的方位，交通要道的方位，小区乃至整个社区的自然景观和人文景观等，尽管如此，开发商仍有很大的自由度。因此，在做小区整体规划时，要将建筑节能统筹考虑。一般来说，鉴于住宅客厅和主人房最好位于南面或东南向，为了形成良好的视野，小区的中心广场，人工湖、瀑布、主要绿地和林地等的布局也应位于小区南部，各栋住宅交错其后及以一定角度交错其旁，这样可使住宅主要房间既有良好的朝向，良好的视野，又达到了节能目的，并且由此又带动了销售。
2、建筑体形
合理的建筑体形能够减少建筑物与外界的热量交换，在其他条件相同时，建筑体型系数(建筑外围护面积与其所包围体积之比)越大，单位面积散热量也越大，对节能不利。因此，正确处理建筑形式多样化和节能的关系，是建筑设计中应当引起重视的问题。一般讲，6 层左右的建筑对建筑节能设计较为有利，另外，建筑物的外形越简单，其外壳的表面积越小，热交换量亦越少。因此，建筑物的造型宜简洁、完整，尽量避免采用复杂的轮廓线。
3、 建筑朝向
建筑朝向是影响建筑节能效果的重要因素。建筑室内热湿环境受太阳能辐射热量的影响较大，建筑朝向则直接影响建筑物受太阳辐射的程度。我国地处北半球，由于太阳高度角和方位角变化规律的影响，南朝向的建筑，夏季可减少太阳辐射得热，冬季可增加太阳辐射得热，是最有利的建筑朝向，所以使建筑物为南朝向，是我国建筑节能的必要条件。
在一天之中，不同时间的太阳能辐射热量是不同的，不同使用性质的建筑物，对能量的使用时间要求也是不同的。根据太阳能在不同时段的分布状况和建筑物的使用性质调整和确定建筑朝向，是充分利用太阳能的有效措施。例如，在我国北方采暖地区，一天之中的13～14 时的太阳能辐射热量最大，建筑物的布置方向应为南偏西，这样可以提高室温，有利于节能；而对于我国的南方非采暖地区，建筑物的布置方向应为南偏东，以减少太阳辐射对室温的影响。再如，办公、学校等公共建筑只是白天有人使用，夜间室内则无人居住，只要白天室温达到标准即可，并希望上午室温能够尽快上升，对于这样的建筑物，应将朝向设为南偏东为宜；而住宅、旅馆、宿舍等居住建筑因夜间住人，希望下午有较强的太阳能辐射热进入室内，以提高夜间室温，应将朝向设为南偏西。
4、 建筑平、立面布置
建筑平面的巧妙布局常能获得较为满意的节能效果。如将电梯、楼梯、管道井、机房等布置在建筑物的南侧或西侧，可以有效阻挡日射；挑空中庭形成二次隔热区，这种布置方式较之常见的服务核心区位于中部的习惯做法更有利于节能；利用自然通风降低温度、改善居住环境是炎热地区节约空调电耗的重要方法；恰当的平面布置有助于形成理想的通风作用，通过建筑物门窗的合理设置，形成通风口，组织并诱导自然通风，既起到节能作用又克服了空调室内空气品质差的弱点。
5、 墙体节能
墙体是建筑外围护结构的主体，其功能主要是承重、防水、防潮、隔热、保温。长期以来，我国一直以实心黏土砖为主要墙体材料, 用增加砌筑厚度来达到保温目的, 这种做法实际上浪费了土地资源。主要作为承重用的单一墙体材料往往无法同时满足保温、隔热的要求, 因而在节能的前提下, 应推广使用复合墙体技术, 即将保温材料与基层墙体复合, 构成复合保温墙体。复合墙一般用砖或钢筋混凝土作承重墙, 并与绝热材料复合;或用钢、钢筋混凝土框架结构, 用薄壁材料夹以绝热材料作墙体。采用墙体复合保温节能措施时, 最主要的是保温层不宜过厚, 过厚应采取钢丝网加固等相应措施。同时, 对保温材料的耐候性, 以及保温体系的抗裂、防火、拒水、透气、抗震和抗风压性能等都有较高的要求。
6、门窗节能措施
窗户是薄壁的轻质构体，也是耗热的薄弱环节．普通单层玻璃窗的能量损失约占建筑物冬季保温或夏季降温能耗的50% 以上，因而改善其绝热性能是节能的重点工作之一。窗户的节能应区别不同朝向控制窗墙比，尽量避免东西向开大窗。以提高窗户的遮阳性能，另一方面，應根据空调设备的价格和制冷，采暧费用的比较去确定合适的玻璃品种，从各种玻璃的太阳能阻隔特性和导热性两个方面去比较其节能效果，选择吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃和中空玻璃等，以提高玻璃的气密水平．此外，窗上加贴透明聚酯膜，也是窗户节能的措施之一．近年来，聚氯乙烯塑料门窗、单框双玻彩板钢窗和铝合金窗，以其良好的保温性和气密性，在民用建筑中得到了较为广泛的应用．
7、屋顶节能措施
近年来，在城市建设和居住小区开发中，坡面屋顶发展较快。运用各种不同色彩、不同坡度的屋顶形成了建筑风格多样化，一方面，不仅满足了人们不断提高的审美情趣需求，另一方面，坡面屋顶有良好的保温隔热性能，又能避免因温度变化过大，导致屋面结构产生较大变形引起的顶层墙体开裂，提高了建筑物的抗震能力，从而保证了墙身的整体性。据调查，坡屋顶与平屋顶的顶层房间，室内温度可相差5℃左右。这就表明在室内热环境相同时，坡屋顶建筑的使用能耗比平屋顶节省。因而，在节能建筑中，应提倡采用坡面屋顶。目前，用于屋顶保温的各种材料的开发和应用发展较快，保温材料有或整体的、块状的或松散的。屋顶保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以避免屋顶的重量、厚度过大。也不适宜选用吸水率高的保温材料以防保温层大量吸水，降低保温效果。如选用了吸水率较高的材料，屋面上应设置排气孔排除保温层内不易排出的水分。
三、民用房屋建筑结构的节能与环保的设计
1、加大对清洁能源的利用
如太阳能、风能、潮汐能、地热等，既可减少对资源的消耗也会减少废气污染，尤其是太阳能在我国大部分地区都可以大力推广。高层建筑的屋顶完全可以安装太阳能电池板，产生的电力可以供给大楼自身的一部分使用。农村地区则可以利用沼气来发电、供热。
2、推广水资源的循环利用技术
雨水的收集、沉淀、再利用系统在外国已经开始进入实际应用阶段，而在我国雨水的利用几乎是空白，我们只是考虑怎样将其从建筑及周围场地中排走雨水完全可以胜任如清洁地板、浇灌小区绿地之类的使用需要。
3、就近取材，尽量减少运输能耗
在当地的建筑面上就可以多采用一些本地石材做装饰；南方地区多产竹子，可以在施工中尽量多用竹脚板、竹模板；海南岛的工地完全可以使用当地高质量的海沙等。
4、加大再生材料、环保材料的使用比例
我国正在大力推进工业固体废渣在建筑材料中的综合利用，混凝土骨料、筑路材料、砖瓦砌块、陶瓷、耐火材料等建筑材料已经在大量使用工业固体废渣做为原材料。用粉煤灰为主要原材料生产的加气混凝土砌块比传统的粘土砖更轻，保温隔热效果更好，是很好的填充墙材料。
建筑节能对缓解我国能源紧缺矛盾、改善人民生活工作条件、减轻环境污染具有十分重要的意义,它既是促进经济可持续发展最直接的根本措施, 又是深化经济体制改革的一项重要组成部分。作为结构设计师, 应从不同角度, 依据不同的准则, 加强节能设计的实际应用, 为社会经济的可持续发展、建筑科学的繁荣进步, 创造良好的技术条件。
参考文献：
[1] 郝灵鹤. 节能建筑的外墙保温[J]. 中国资源综合利用. 2009(02)
[2] 韩永奇. 中德两国墙体材料革新和节能建筑比较研究[J]. 住宅产业. 2006(02)
[3] 王云. 住宅结构设计与建筑节能[J]. 科技信息(学术研究). 2007(02)
[4] 夏松,覃爱民. 节能建筑的结构设计选型探讨[J]. 皖西学院学报. 2007(05)