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摘要：绿色建筑在全寿命周期内实现资源、能源的低消耗，对建筑、结构、设备等多专业提出了设计要求;本文从建筑师的视角，对绿色建筑的结构形式进行特点分析并提出基于建筑空间角度的可持续发展要求。
关键词：绿色建筑，结构形式、评价标准。
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-04-308
概述
“绿色建筑”是指在建筑全寿命周期内，通过降低资源、能源的消耗，减少对环境的污染，实现人与自然共生的建筑。绿色建筑的特点主要概括为：1、重视减少能源、资源的消耗2、优选本地材料，但同时重视建筑构件生产过程的标准化、产业化;3、重视建筑及与周边环境的共生关系;4、采用健康舒适的结构布置，强调自然采光及自然通风。
当前绿色建筑结构设计通常是从结构合理、施工安全、节省材料、施工对环境影响小等出发点实现建筑绿色要求，包含混凝土混凝土预制装配式结构，如装配式隔墙、预制梁柱、工业化雨篷、预制栏杆、预制楼梯、预制阳台等;钢结构体系，如轻钢结构体系，高强钢材、高强钢筋等;木结构体系等技术方向。
绿色建筑结构设计实现的方式，可以从两个方面来实现：一，合理选择有效的结构形式。二，对选择的结构体系进行优化设计。
1、绿色建筑的结构形式选择方向，一般基于以下三个方面考虑：
1）基于建筑功能要求角度选择结构形式
结构方式的选择受到建筑物的功能、空间以及结构合理的影响。一般来说，各种结构方式具有自身的结构空间特点。（如下图）。针对建筑不同的使用功能空间要求，正确的选用结构材料与结构体系，是绿色建筑设计的重要特征。
以当前普遍的高层建筑为例，基于建筑设计的不同要求，各种结构体系能提供的布置及空间效果也大相径庭。表1是一些常用结构体系的建筑平面形式表达及所对应呈现的内部空间效果。
2）基于节约资源和能源角度选择结构形式
基于节约资源和能源角度选择——轻质低耗能结构可以减少建材的使用量，从而形成节约资源、能源，减少废弃物排放的一系列反应，做到“少费多用” （more with less）。广义上的轻质低耗能结构概括了传统轻质结构（如木结构、轻钢结构、金属外墙等），及现代适应大跨度空间的新结构形式（如张力穹窿、张拉膜结构）。
就目前我国现状，钢筋砼结构体系相对于钢结构有着更好的经济性、适应性及耐用性。但从绿色建筑建造的全流程角度分析，钢结构体系的建筑相对于钢筋砼结构体系建筑产品，其建造过程总能耗量和二氧化碳排放量均是有优势的，分别减少约28%和42%。因此，基于社会及经济的长远利益考虑，钢结构有着更值得推广的天然优势。考虑到钢材比水泥的生产耗能成本更高，同时对自然环境产生不可避免的影响破坏，合理轻质高强的结构体系可以用来弥补该方面的不足。
3）基于耐久性和灵活性角度选择结构形式——可变弹性结构
建筑的可持续性，很大程度上反映在其能适应不同功能的变化要求，进而显著减少改建和拆建时所消耗的资源成本。这一特性，最终很大程度上取决于建筑的结构形式。构成建筑的维护构件及机械设备等要素，均是易于维护、改造的， “一座易于改造的建筑才会拥有更长的使用寿命和更高的使用效率”。因此，具有弹性可变结构的建筑系统，为将来建筑的使用留有可持续发展空间，能大大提高资源的利用效率。
弹性可变结构的探索包括以下几个方面：
·整体可衍生结构： 主体采用单元式建筑空间组合形态，使建筑既能在其初期阶段保持形态的相对完整，又便于建筑在发展过程中不断的生长，满足新的使用要求和维持整体性。这方面集中体现在“新陈代谢派”设计的建筑中。
·單体可变结构： 单体可变结构的目的是采取合理的结构形式创造简单完整的空间形态，从而使空间灵活运用。这其中包括一些大跨结构和框架结构等的运用。单体可变结构最成功的实例就是荷兰的SAR理论。
·设备可更换结构： 相比较于建筑的寿命来说，设备寿命是相对比较短暂的。随着建筑使用方式的调整，设备系统的重新设定也是可能的。如果在最初的设计时就考虑这一因素，对于建筑以后的维护、更新必然是十分有益的。如伦敦劳埃德大厦中，建筑师罗杰斯充分考虑了以后调节的可能， 在设计过程中便加入了许多“预期设计”。建筑师有意识的使主体塔楼与服务设施分离，同时使集中设备空间，以便与维修和改造。每个使用单元都在特定位置预留设备空间及围护构件。
2、结构优化设计
“优化”通过一定的措施，使系统能够通过相对较小的代价取得足够大的效益。对于一个结构构造系统或其构件来说，其理论上存在一个临界点。在这个临界点上，结构构件的支撑效率达到最高，一旦突破这个临界点，其系统的安全性便不能的到保证。因此，结构优化就是寻找这个临界点的一个狭小的区域。而绿色建筑的结构形式的优化包括2个方向：
1）结构轻量化
据结构系统中构件传力的特点来确定构件的材料和形状，以最大限度的发挥各种材料的特性是结构轻量化的主要特点。通过平面、立面、剖面、跨距的合理设计，改进工艺，减少建材使用量，促成节能、节省资源、减少废弃物等连锁效应。
以卡拉特拉瓦设计的巴仁马特文化中心音乐厅为例， 建筑师在箱梁设计中，与结构工程师协作，采用钢索替换受拉的下弦杠杆，并把一部分从两侧加强的板材切掉，形成轻巧通透、弦乐器般的屋架结构。
2）结构构件的工业化和标准化
在充分尊重建筑造型创作的前提下，结构构件应鼓励采用标准化设计，缩减构件类型，推广预制构件。标准化的预制构件对于节省能源、人力和材料均有正向作用。尽管生产构件需要更高要求的生产工艺，但产业规模化的高效率会弥补这方面的投入。
在格雷姆·肖设计的塞尔维亚英国馆中，整座建筑采用了翻转的拱形桁架形成大跨度空间，现场浇筑施工仅为的砼基础和受力的水平构件，其余构成部分均采用成品装配的方式建造，大大提高了建成速度，降低了对环境的影响。
此外，预制件组装现场，采用干式作业，减少施工时的能耗和污染。
3、目前我国绿建评价标准体系对建筑结构体系的要求
依据我国2019年新发布的《绿色建筑评价标准》（GB/T？50378-2019），第七节第四部分节材与绿色建材，绿色建筑目前我过的评价标准更多关注于材料的选用方面，详表3。
基于我国目前绿色建筑评价标准来看，建筑结构体系的绿色特点主要体现在节材方面，依据第七章，绿色建筑的评价标准在结构专业主要强调优化结构设计、鼓励采用预拌混凝土、高性能混凝土、高性能钢以及高耐久性结构材料，达到节约材料能耗和延长建筑生命周期的目的;同时推进采用装配式结构构件，采用干式作业，减少对施工现场的环境污染和能耗。
参考文献
绿色建筑概论，李百战，化学工业出版社
GB/T50378-2019绿色建筑评价标准 ，中国建筑工业出版社
绿色建筑技术手册，王长庆 中国建筑工业出版社
作者单位：中哲国际工程设计有限公司
关键词：绿色建筑，结构形式、评价标准。
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-04-308
概述
“绿色建筑”是指在建筑全寿命周期内，通过降低资源、能源的消耗，减少对环境的污染，实现人与自然共生的建筑。绿色建筑的特点主要概括为：1、重视减少能源、资源的消耗2、优选本地材料，但同时重视建筑构件生产过程的标准化、产业化;3、重视建筑及与周边环境的共生关系;4、采用健康舒适的结构布置，强调自然采光及自然通风。
当前绿色建筑结构设计通常是从结构合理、施工安全、节省材料、施工对环境影响小等出发点实现建筑绿色要求，包含混凝土混凝土预制装配式结构，如装配式隔墙、预制梁柱、工业化雨篷、预制栏杆、预制楼梯、预制阳台等;钢结构体系，如轻钢结构体系，高强钢材、高强钢筋等;木结构体系等技术方向。
绿色建筑结构设计实现的方式，可以从两个方面来实现：一，合理选择有效的结构形式。二，对选择的结构体系进行优化设计。
1、绿色建筑的结构形式选择方向，一般基于以下三个方面考虑：
1）基于建筑功能要求角度选择结构形式
结构方式的选择受到建筑物的功能、空间以及结构合理的影响。一般来说，各种结构方式具有自身的结构空间特点。（如下图）。针对建筑不同的使用功能空间要求，正确的选用结构材料与结构体系，是绿色建筑设计的重要特征。
以当前普遍的高层建筑为例，基于建筑设计的不同要求，各种结构体系能提供的布置及空间效果也大相径庭。表1是一些常用结构体系的建筑平面形式表达及所对应呈现的内部空间效果。
2）基于节约资源和能源角度选择结构形式
基于节约资源和能源角度选择——轻质低耗能结构可以减少建材的使用量，从而形成节约资源、能源，减少废弃物排放的一系列反应，做到“少费多用” （more with less）。广义上的轻质低耗能结构概括了传统轻质结构（如木结构、轻钢结构、金属外墙等），及现代适应大跨度空间的新结构形式（如张力穹窿、张拉膜结构）。
就目前我国现状，钢筋砼结构体系相对于钢结构有着更好的经济性、适应性及耐用性。但从绿色建筑建造的全流程角度分析，钢结构体系的建筑相对于钢筋砼结构体系建筑产品，其建造过程总能耗量和二氧化碳排放量均是有优势的，分别减少约28%和42%。因此，基于社会及经济的长远利益考虑，钢结构有着更值得推广的天然优势。考虑到钢材比水泥的生产耗能成本更高，同时对自然环境产生不可避免的影响破坏，合理轻质高强的结构体系可以用来弥补该方面的不足。
3）基于耐久性和灵活性角度选择结构形式——可变弹性结构
建筑的可持续性，很大程度上反映在其能适应不同功能的变化要求，进而显著减少改建和拆建时所消耗的资源成本。这一特性，最终很大程度上取决于建筑的结构形式。构成建筑的维护构件及机械设备等要素，均是易于维护、改造的， “一座易于改造的建筑才会拥有更长的使用寿命和更高的使用效率”。因此，具有弹性可变结构的建筑系统，为将来建筑的使用留有可持续发展空间，能大大提高资源的利用效率。
弹性可变结构的探索包括以下几个方面：
·整体可衍生结构： 主体采用单元式建筑空间组合形态，使建筑既能在其初期阶段保持形态的相对完整，又便于建筑在发展过程中不断的生长，满足新的使用要求和维持整体性。这方面集中体现在“新陈代谢派”设计的建筑中。
·單体可变结构： 单体可变结构的目的是采取合理的结构形式创造简单完整的空间形态，从而使空间灵活运用。这其中包括一些大跨结构和框架结构等的运用。单体可变结构最成功的实例就是荷兰的SAR理论。
·设备可更换结构： 相比较于建筑的寿命来说，设备寿命是相对比较短暂的。随着建筑使用方式的调整，设备系统的重新设定也是可能的。如果在最初的设计时就考虑这一因素，对于建筑以后的维护、更新必然是十分有益的。如伦敦劳埃德大厦中，建筑师罗杰斯充分考虑了以后调节的可能， 在设计过程中便加入了许多“预期设计”。建筑师有意识的使主体塔楼与服务设施分离，同时使集中设备空间，以便与维修和改造。每个使用单元都在特定位置预留设备空间及围护构件。
2、结构优化设计
“优化”通过一定的措施，使系统能够通过相对较小的代价取得足够大的效益。对于一个结构构造系统或其构件来说，其理论上存在一个临界点。在这个临界点上，结构构件的支撑效率达到最高，一旦突破这个临界点，其系统的安全性便不能的到保证。因此，结构优化就是寻找这个临界点的一个狭小的区域。而绿色建筑的结构形式的优化包括2个方向：
1）结构轻量化
据结构系统中构件传力的特点来确定构件的材料和形状，以最大限度的发挥各种材料的特性是结构轻量化的主要特点。通过平面、立面、剖面、跨距的合理设计，改进工艺，减少建材使用量，促成节能、节省资源、减少废弃物等连锁效应。
以卡拉特拉瓦设计的巴仁马特文化中心音乐厅为例， 建筑师在箱梁设计中，与结构工程师协作，采用钢索替换受拉的下弦杠杆，并把一部分从两侧加强的板材切掉，形成轻巧通透、弦乐器般的屋架结构。
2）结构构件的工业化和标准化
在充分尊重建筑造型创作的前提下，结构构件应鼓励采用标准化设计，缩减构件类型，推广预制构件。标准化的预制构件对于节省能源、人力和材料均有正向作用。尽管生产构件需要更高要求的生产工艺，但产业规模化的高效率会弥补这方面的投入。
在格雷姆·肖设计的塞尔维亚英国馆中，整座建筑采用了翻转的拱形桁架形成大跨度空间，现场浇筑施工仅为的砼基础和受力的水平构件，其余构成部分均采用成品装配的方式建造，大大提高了建成速度，降低了对环境的影响。
此外，预制件组装现场，采用干式作业，减少施工时的能耗和污染。
3、目前我国绿建评价标准体系对建筑结构体系的要求
依据我国2019年新发布的《绿色建筑评价标准》（GB/T？50378-2019），第七节第四部分节材与绿色建材，绿色建筑目前我过的评价标准更多关注于材料的选用方面，详表3。
基于我国目前绿色建筑评价标准来看，建筑结构体系的绿色特点主要体现在节材方面，依据第七章，绿色建筑的评价标准在结构专业主要强调优化结构设计、鼓励采用预拌混凝土、高性能混凝土、高性能钢以及高耐久性结构材料，达到节约材料能耗和延长建筑生命周期的目的;同时推进采用装配式结构构件，采用干式作业，减少对施工现场的环境污染和能耗。
参考文献
绿色建筑概论，李百战，化学工业出版社
GB/T50378-2019绿色建筑评价标准 ，中国建筑工业出版社
绿色建筑技术手册，王长庆 中国建筑工业出版社
作者单位：中哲国际工程设计有限公司