浅谈节能设计在建筑结构设计中的应用.doc

1、浅谈节能设计在建筑结构设计中的应用【摘要】随着当前可持续发展要求的提出，节能设计在建筑设计中的重要性越来越突出。本文从体形系数、屋面结构、窗墙结构、结构材料等方面来对建筑结构中的节能设计进行了相关的分析，希望对我国当前的建筑结构节能设计能有一定的指导与借鉴意义，进而促进我国建筑能源的可持续发展。 【关键词】节能设计；建筑结构设计；技术应用 中图分类号： TE08 文献标识码： A 引言 随着当前我国人们生活水平的提高，我国的建筑规模也在不断扩大，而另外一方面，随着当前国家经济的快速发展，能源缺乏的现象也越来越突出。当前建筑工程的发展需要我们更加注重节能技术的应用，以缓和我国能源紧张的局面。因此

2、，笔者认为，针对这一发展现状，对“节能设计在建筑结构设计中的应用”这一课题进行相关的探讨具有非常重要的实际意义。 1.当前我国建筑结构设计能耗的现状 根据相关的数据分析，建筑行业的能耗已经占到社会总体能耗的 25%左右， 而公共建筑的能耗在建筑的整体能耗中占的比例高达 80%多1。同时在公共建筑的能耗中，主要的消耗是采暖系统和空调制冷系统。而建筑材料的消耗以及建造过程中所消耗的能源在建筑行业的总能耗中所占的比例为 20%。一般来说，建筑主要分为工业建筑和民用建筑两大部分。不管是哪一部分的建筑，建筑结构的节能都起着非常重要的作用，建筑结构的合理设计对建筑节能具有非常重要的实际意义。 2.建筑总体

3、结构节能设计 建筑结构整体布局。建筑物的布局对建筑系统的整体平衡起到非常重要的作用。具体来说，在楼体的排布中，建筑物的布局要满足以下一些方案：要充分利用阳光、要尽量避免漏风、要充分考虑建筑物的朝向、善于采用错位的布置。 建筑结构的间距。提高建筑物接受阳光的面积、保证建筑物室内的日照面积对建筑物具有非常关键的意义。斜屋顶的建筑结构就可以充分利用光照。 建筑结构朝向。要保证建筑物夏天有良好的通风，但尽量避免阳光的直射；冬天有一定的日照，但要避免寒风的侵袭；同时，在考虑本建筑物地形和光照的同时，还应该对建筑物群体的布局与结构进行充分的考虑。针对这一特征，建筑结构的选择要根据具体的地理位置以及气候条件

4、进行具体选择。 3.建筑物结构节能设计的具体应用 3.1 建筑物的体形系数设计 要对建筑结构的体形系数进行合理控制。一般来说，合理的建筑物结构的体形系数应该要尽量控制在 0.3 之下，同时，要尽量避免建筑物出现过多的凹凸面结构。建筑物的平面结构最好是保持长方形，建筑物的单元结构组合最好为行列式的组合。在节能设计中，对建筑物的体形系数有明显的规定，比如说，严寒地区的建筑物的体形系数应该在 0.4之内，3 层以下的建筑物的结构在 0.55 之内，4-6 层的建筑的体形系数应在 0.35 之内，7-9 层的建筑的体形系数在 0.3 之内，10 层以上的建筑物的体形系数在 0.26 之内。建筑物合理的

5、体形系数可以有效地减少建筑物与大气的接触面积，进而减少建筑物的散热面，最终达到节能的功效。3.2 建筑物门窗、窗墙结构的节能设计 建筑物的窗墙比。窗户作为建筑物室内热量的失热处以及太阳辐射得热处的综合体，对节能的设计具有非常高的要求。具体来说，门窗的设计首先要保证一定的通风和采光，门窗的设计原则总体来说要尽量地扩大南向的开窗面积，减少北向的开窗面积。对于阳台北以及户门的冷风，应该要采取保温门进行室温的调节。建筑物窗墙之比指的是建筑物窗户洞口的面积和房间立面单元面积的比值。节能设计对窗墙的比例也有明显的规定，比如说，寒冷地区的窗墙的比例应该在 0.3 之内，其中，东西向保持在 0.3 之内，南北

6、向保持在 0.5 之内4。 窗洞口高度的节能设计：总体来说，窗洞口的高度要满足相应的采光要求，单侧的窗洞口的上缘距离地面要高于房间进深的一半以上，在砖混的结构中，要将窗的洞口设置在圈梁的底面，而在框架的结构中，洞口最好设置在框架梁的底面，以此来达到节约材料的节能目的。对于剪力墙的结构，则要保证窗洞口下部的墙高，尽量避免矮墙，同时还要考虑连梁的高跨比5。 窗洞口宽度的节能设计：在确定完窗墙面的面积和窗洞口的高度之后，就要进行窗洞口宽度的设计。具体来说，在砖混结构中，要明确规定墙间的墙宽度，避免墙间墙的宽度太小；在框架结构中，要避免将窗户设计成通窗，以免因为短柱而不利于建筑物的抗震；在剪力墙中，则

7、要求规则开洞、洞口成列，以及成排布置，以形成明确的连梁和墙肢避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置6。 3.3 建筑物屋面结构的节能技术 虽然屋面在建筑围护结构中所占的面积相对较少，但是其能耗的消耗量却相对较大。因此，笔者认为，加强屋面的节能结构设计具有非常关键的意义。具体来说，屋面结构的节能设计主要有以下一些方面： 倒置式屋面结构。倒置式的屋面结构主要是将传统屋面的保温层和防水层进行倒置，使保温层位于防水层的上面。这种屋面结构具有施工方便、工艺简单以及屋面的负荷小等特点。同时，这种屋面结构所采用的保温材料主要有聚苯乙烯板。 蓄水屋面结构。蓄水的屋面结构指的是在刚性的防水屋面上蓄一层水，这样水在蒸发

8、时，就可以消耗掉一部分太阳辐射的热量，进而大大地降低屋面的温度以及屋面的热传量，改善屋面的热工性能。在这种屋面结构的设计中，要对水深进行严格的设置，以减少屋面的整体荷载。架空屋面结构。架空屋面结构指的是通风的隔热层在屋面的防水层之上，以保证架空层内的空气可以进行自由的流通。这种屋面结构的工作原理主要是：充分利用架空层以遮挡直射的阳关，同时，架空层内的热空气与室外的冷空气产生对流，排走层内的的热量，最终达到降低室内温度的节能目标。 3.4 建筑结构材料中的节能技术应用 建筑节能技术中，提高建筑能源利用效率是关键。而结构本身的能源(量)消耗和耐久性等都会影响到建筑全寿命周期的能源利用效率。 使用再

9、生、循环材料是降低建材能耗与资源占用的有效途径,也可减小废弃材料对环境的不利影响。利用建筑本身废弃拆解后的建筑垃圾和工业生产中的废渣是目前再生、循环利用建材的主要途径。经过处理的废混凝土部分或全部替代天然骨料配置成的再生混凝土已进入实际应用阶段。尽管目前再生骨料再利用成本高于天然骨料,但与其产生的资源占用、社会、环保效益综合考虑,再生骨料利用是符合建筑节能设计的要求7。 耐久性是影响结构全寿命周期节能的重要因素，直接关系到结构的正常使用寿命。正常维护条件下,结构应能正常使用到规定设计使用年限。通过有效的维护措施延长结构使用寿命是当前可持续建设的有效途径。提高混凝土结构耐久性可以从水泥的选择、骨

10、料级配优化、混凝土保护层厚度以及施工过程的质量控制等方面来加以实现,在结构全寿命周期内还应加强检查、维护。其中,通过改进混凝土施工关键技术实现质量控制是改善混凝土耐久性的重要方面,如通过采用控制渗透模板7减少或防止混凝土脱模后表面通气孔洞,从而增强混凝土面层的密实性。此外,结合当前工程实际，还应避免对工期、混凝土早强脱离实际的要求和对添加剂的过分依赖损害到结构耐久性能。 4.结语 由以上可以看到，在建筑结构的设计中，合理的节能指标与设计可以有效提高建筑物的节能效率。针对我国当前建筑结构能耗的现状以及建筑规模的不断扩大与能源资源越来越紧张的矛盾，我国的建筑结构设计需要做好相关的整体规划设计与单体设计工作，促进节能设计在建筑结构设计中的应用，进一步促进我国建筑行业的节能化发展，最终更好地服务于我国的可持续发展战略。 【参考文献】 1侯小静.浅谈混凝土结构施工中施工缝的设置J.中国科技信息,2010(01). 2付萍.浅析空调系统的能量消费与节能措施J.中国科技信息,2010(02). 3杜璐露,朱杰.某影院疏散出口优化分析J.消防科学与技术,2010(01). 4李志.高层建筑抗震设计分析J.中外建筑,2010(01).