建筑設計法規瓶頸及未來走向范文

本站小編為你精心準備了建筑設計法規瓶頸及未來走向參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

概述

2006年3月，原建設部頒發的《綠色建筑評價標準》(GB50387—2006)［1］就對綠色建筑作出定義:在建筑的全壽命周期內，最大限度地節約資源(節能、節地、節水、節材，即“四節”)、保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間、與自然和諧共生的建筑。綠色建筑的興起順應時展的潮流和社會民生的需求、順應了世界經濟增長方式轉變的潮流，又是我國建立創新型國家的必然要求，前景廣闊。但從結構設計角度對綠色建筑的研究還不多，本文對中國建筑結構領域與“綠色”設計與施工相關的法律法規、國家標準規范、行業標準規范以及典型的地方標準規范進行收集、研究，從結構選材、結構體系及構件選擇、提高結構耐久性水平、提高結構工業化生產水平、綠色施工等幾個方面分析規范的執行對住宅建筑領域產生的資源節約和環境保護效果，分析規范本身以及執行過程中尚存在的瓶頸和所需得到的改進，并展望未來的發展趨勢。

1選取高性能結構材料

構建綠色建筑，應采用高強度、高耐久性的高性能材料，其優勢有:第一、高強混凝土、高強度鋼和高耐久性高性能混凝土以及碳纖維材料［4］、玻璃纖維等新型材料的運用能顯著地節約材料并提高耐久性，從而達到節約資源、保護環境的目的。C40級與C20級混凝土比較，強度提高一倍，但單價僅增加20%左右。第二、使用高性能混凝土、高強度鋼還可以減小結構構件的截面尺寸，增加建筑使用面積及室內凈高，提高建筑空間的利用率。第三、可減輕結構自重，減少地震作用，減少地基基礎造價。

目前，規范［3，5，7］對不同結構中混凝土強度等級及鋼結構強度提出了最低要求，例如在混凝土結構中推薦使用強度較高的HRB400級鋼筋，在預應力混凝土結構中建議混凝土強度等級不宜低于C40等，這在一定程度上促進了高強材料的運用。但仍存在制約高性能材料進一步發展的瓶頸:1)現行混凝土規范［5］規定混凝土強度等級最高為C80，大量使用的是C30～C40級的低強混凝土，而世界主要發達國家在工程中已較為普遍地采用C70，C80等級的混凝土，一些工程混凝土強度等級甚至超過C100。高強混凝土的配制不可能依賴手工和落后的設施，我國必須提升高強度預拌混凝土的工業化生產能力，對預拌混凝土的耐久性、工作性、適用性、強度、體積穩定性和經濟性等做進一步升級;2)混凝土強度越高其收縮裂縫越難控制，目前國內大多數工程中一般水平梁板構件強度等級最高用到C40，高于C40后，其裂縫控制就成為一個難題，豎向構件混凝土強度等級最高用到C80，高于C80后，早期熱裂縫明顯，影響耐久性;3)高強度鋼材對焊接材料、焊接工藝以及焊接人員的技術水平都提出了相應的要求，而國內Q345C以上鋼材，焊接時就對鋼材材性和連接材料提出了較高的要求;4)我國目前還沒有490MPa以上的建筑結構鋼，而國外目前主要使用490MPa級和590MPa級的高強度鋼材，780MPa級鋼材也在推廣使用。

分析以上規范內容，展望未來的發展趨勢:1)新型高強高性能材料、新型組合結構有強度高、耐久性好以及節約材料等優越性，符合我國所提倡的發展綠色建筑的理念，必將在各類建筑結構中得到越來越廣的應用;2)隨著各種優質添加劑的研制，會大大改善高性能混凝土的性能，如在混凝土內加入適量的聚丙烯纖維或膨脹劑，可以一定程度地控制混凝土裂縫的開展，并對改善高強混凝土早期熱裂縫性能有一定作用;3)結構設計人員應改變固有的設計習慣，在混凝土結構中大量使用HRB400級鋼筋代替HRB335級鋼筋，以降低資源、能源消耗;4)隨著我國鋼材質量的提升、焊接材料的研制、焊接工藝的改進以及焊接人員技術水平的提高，會使高強度鋼材的焊接更容易;5)我國已經推出Q235GJ，Q235GJZ和Q345GJ，Q345GJZ鋼材，比原有的Q235，Q345的設計強度高，強度提高可節約鋼材10%左右［6］。

2結構體系的選擇

綠色建筑結構體系的選擇要盡量采用資源消耗和環境影響小的體系。目前常用的幾種結構體系對資源、能源耗用量及其對環境的影響存在顯著差異:1)磚砌體類結構:在生產過程中大量耗用粘土等不可再生資源，對自然資源的消耗極大，同時會排放大量CO2等污染物，因此資源消耗指標最差，政府在全國范圍內已限制采用此類結構材料;2)混凝土類結構:由于耗用的鋼材與水泥較其他結構體系均多，水泥在生產過程中大量使用石灰石、粘土等不可再生資源，占混凝土體積大約80%的砂石骨料要開山采礦、挖掘河床，資源消耗指標也較差，也會排放大量CO2等污染物;3)砌塊類結構:可利用部分工業、礦業廢料制作建筑承重砌塊，如粉煤灰、煤矸石、礦渣及頁巖等，砌塊本身自重輕，不可再生資源消耗較少，同時可形成工業廢棄物的循環利用體系，資源消耗指標較理想;4)鋼結構:強度高，抗震性好，具有良好的綜合結構性能與經濟性，同樣規模的建筑，采用鋼結構比采用鋼混結構CO2排放量可大幅減少，且鋼結構的材料可循環利用，資源消耗指標也較理想;5)木結構:木材是一種可持續的材料，但是需要以森林資源的良性循環為支撐，由于我國的森林資源不夠發達，在技術經濟允許的條件下，可以鼓勵利用從森林資源已形成良性循環的國家進口的木材。

對環境的影響由小到大順序依次為木結構、鋼結構、砌塊類結構、混凝土結構。

目前綠色結構形式的推廣存在的瓶頸是:1)我國現有規范如抗規［7］、高規［8］、高鋼規［9］等，只從結構抗震角度對不同結構體系所適用的最大高度作出了規定，而對應不同的建筑功能、層數、高度，從綠色建筑的角度，采用哪種結構體系綠色指標最好，目前尚無相應的國家或行業規范作指導;2)經濟指標與綠色指標較難取舍，經濟指標只關注房屋土建、安裝等施工階段的建造成本，綠色指標關注房屋的全生命周期成本，包括原材料的開采、制造到房屋建成及以后的使用階段，一直到房屋達到壽命以后的拆除、回收和再利用全過程，對自然資源、能源的消耗和對環境的影響;3)地域條件與綠色指標的差別，政府有關部門已多項法規來推進我國綠色建筑的發展，但目前各種建材的市場價及結構的建造成本并未完全與上述綠色指標相一致。

比如相關法規要求取消粘土磚，但在個別地區，因粘土磚造價低廉仍被廣泛采用;4)綠色指標與建筑功能靈活性的矛盾，比如在廣大縣城，大量采用底框結構，既不經濟又不安全;5)規范要求與建設者建設目標不一致，個別建設者為了整個建筑的品質或形象，選擇造型怪異或規范所不允許的結構體系，從而造成結構材料的極大浪費。

展望綠色建筑結構體系未來的發展趨勢:1)隨著相關法律法規的逐步健全，如《綠色建筑設計規范》即將，將約束設計者嚴格按照綠色建筑標準進行設計、施工，所建建筑將更加環保和經濟;2)將更多采用鋼結構、木結構、砌塊類結構等資源消耗和環境污染小的結構體系;3)隨著技術的發展，會有更多綠色環保的結構體系出現，能夠為設計者提供更多的選擇;4)隨著對地震研究的完善，會逐步明確各結構體系的適用范圍，使得廣大設計者更加方便快捷地選擇結構體系。

3采用具有明顯節材效果的構件形式

3．1合理采用預應力混凝土結構

發展各種預應力構件和結構是提高材料效率、改善混凝土結構性能的重要措施。在大跨、重載結構構件中，合理采用預應力混凝土結構，可有效減小截面尺寸，降低混凝土材料消耗，減輕結構自重。高強預應力筋(鋼絲、鋼絞線)屬于高效結構材料，強度達1570～1860MPa。這些高效預應力筋不僅高強，而且具有相當好的延性。其強度價格比為熱軋鋼筋的1．5倍左右，可大大節省鋼筋用量，是大跨度、重荷載結構預應力配筋的理想選擇。

為促進預應力混凝土結構在地震區的應用，我國已在2004年編制了《預應力混凝土結構抗震設計規程》［10］，預應力結構只要正確設計，合理控制預應力度和綜合配筋指數，并處理好節點構造，即可具有良好的延性和耗能能力，在地震區應用是完全可行的。

3．2采用鋼與混凝土組合結構［11-13］

鋼與混凝土組合結構(構件)，因其充分發揮鋼材和混凝土這兩種材料的優點，使得結構構件的強度和剛度明顯增加，而且延性也獲得很大的提高。對于超高層建筑，尤其在高烈度區具有優勢。我國在20世紀80年代以來，特別是90年代后期

上海、深圳、廈門和北京等地興建的高樓，多數采用混合結構，高度有的甚至超過300m，如上海金茂大廈(421m，88層)、深圳地王大廈(325m，81層)、中國國際貿易中心三期(317m，73層)等。

型鋼混凝土組合結構雖然已較多地應用在我國超高層的建設中，但與之相應的理論研究和試驗研究工作卻開展的不充分，科研工作在一定程度上落后于工程實踐。

3．3采用空心混凝土構件

我國過去的很多預制混凝土構件采用了空心截面，如各種跨度的預應力空心樓板。最近幾年興起的現澆混凝土空心樓板，在澆注混凝土時埋入由輕質材料制成的芯筒、箱體或輕質填充材料，空心率可達30%。與實心截面相比，不僅節約混凝土、減輕自重，而且具有更好的保溫、隔熱、隔聲等性能。目前全國不少地區采用的預制混凝土管樁，以及非粘土空心磚(砌塊)、多空磚(砌塊)等也屬于該類構件。

該類結構具有節省材料、減輕自重、降低地震作用等優點，可較明顯地降低總體造價，并改善使用功能。現已廣泛應用于商場、辦公樓、圖書館、教學樓、停車樓、住宅等建筑中，尤其適用于具有較大跨度、對層高有限制的公共建筑和住宅建筑中。

節材結構的發展面臨以下問題:1)規范還不完善，空心混凝土結構方面僅有行業標準《現澆混凝土空心樓蓋結構技術規程》［14］，在《型鋼混凝土組合結構技術規程》［11］中沒有給出型鋼栓釘的具體計算方法;2)采用這些特殊構件受各地設計人員的設計能力所限制;3)采用這些特殊構件短期造價較高，限制其發展;4)空心樓蓋結構的樓板開洞不靈活，限制其發展。

未來的發展趨勢:1)隨著技術的成熟和生產的工業化，使得這些特殊構件的短期投資逐步降低，長遠來看不但會增加建筑的使用面積，還會減少結構的地震作用和對基礎的荷載，綜合效益會更好;2)采用型鋼組合結構會使住宅的總高度建得更高，減少對土地的占用;3)隨著技術的交流和人員的不斷培訓，使得這些特殊構件的設計迅速普及。

4提高結構可靠度及耐久性水平

2002年版《混凝土結構設計規范》［5］專門增加了耐久性規定，把環境類別分為五類，對設計使用年限為50年的結構混凝土按最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土強度等級、最大氯離子含量、最大堿含量作了定量規定。還對室內正常環境下，設計使用年限為100年的結構混凝土，從最低混凝土強度等級、最大氯離子含量、非堿活性骨料、混凝土保護層厚度、定期維護五個方面作了規定，這都是結構工程師綠色建筑理念的表現。

同時，各種結構材料對可靠度及耐久性的規定，使得相應建筑的壽命明顯提高。同時，我國在2003年頒布了《碳纖維片加固混凝土結構技術規程》［4］，2006年頒布了《混凝土結構加固設計規范》［15］，我國在建筑物的維護改造與加固方面的規范與規程還有:《磚混結構房屋加層技術規范》、《既有建筑地基基礎加固技術規范》、《砌體工程現場檢測技術標準》、《鋼結構檢測評定及加固技術規程》等。在建筑物的維護改造與加固方面的規范與規程的頒布與實施，進一步說明越來越重視在用建筑物的維護、改造加固再利用。但目前還有一定局限:1)現有規范中，所有計算參數均建立在設計基準期為50年的基礎上，在設計不同設計使用年限的建筑時，在計算參數上有一定模糊性;2)《建筑抗震加固技術規程》僅適用于幾種結構形式，對其他結構形式還有待完善;3)現在國內住宅設計基準期均為50年，而住宅建筑產權為70年，兩者有矛盾。

未來的發展趨勢:1)現在對可靠度的研究越來越深入，在不久的將來，將推出針對不同設計基準期的設計規范，可用于不同設計使用年限的建筑的設計;2)對使用一定年限的住宅建筑(不超過50年)，允許在經過檢測鑒定并進行適當的加固后繼續使用，但每次使用壽命最多延長30年，30年后可繼續檢測鑒定并加固，這樣可大大延長建筑壽命;3)預應力加固補強技術與工程措施也日趨完善。

5提高建筑結構的工業化生產水平

建筑結構構件的“工廠化、預制化”程度越高，對資源消耗、能源消耗和環境影響越小，即綠色性能越好。由于我國目前混凝土結構體系所占比重最大，且以現澆混凝土為主，因此結構的工業化生產水平很低。從綠色建筑的角度考慮，有必要重新提出并發展建筑結構的工業化。

建筑結構工業化的發展趨勢是:1)發展鋼結構［3，16］。鋼結構可全面實現工廠預制現場拼接，不但節省材料，降低污染，還大大縮短施工周期。建設部對鋼結構住宅已進行試點建設，鋼結構住宅規范也提到日程，可促進鋼結構在住宅上的應用。2)對于量大面廣的建筑，如住宅、教學樓、醫院、一般辦公樓等，可以發展裝配整體式混凝土結構及半預制的新型疊合結構，改進與加強預制構件之間、與支承結構之間的連接構造，保證結構整體抗震能力，廣泛在小高層建筑中使用。3)發展多高層混凝土小型砌塊結構［17-19］。主要優點有:以粉煤灰生產小型空心砌塊為發電廠或其他工業企業處理了大量廢渣，減少了處理費用，同時又為建材工業開辟了新的資源，變廢為寶;機械化、自動化程度比較高，勞動生產率高;產品容重輕，導熱系數小，對改善建筑功能有利;不需焙燒，故燃料消耗低，減少了對大氣的污染。我國《建筑抗震設計規范》［7］中規定，配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻房屋，在6度、7度、8度區的最大使用高度分別為54，45，30m，發展前景廣闊。4)發展預拌砂漿預拌混凝土［20，21］。采用預拌混凝土強度保證率可以達到95%以上;能夠減少施工現場噪聲和粉塵污染;能夠減少運輸過程中的材料損耗，節約水泥的包裝紙袋對森林資源的消耗，保護生態環境。

規范在工業化方面的規定有效促進了結構施工的工業化水平，減少了對環境的污染。但仍有不足之處:1)鋼結構住宅造價相對較高，而且其防火、隔聲性能較差，相關部件的配套生產還需改進;2)裝配式構件的連接節點抗震性能較差，進一步的研究還需開展;3)但在目前的實際工程中，配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻房屋在多高層建筑中的應用及研究還遠遠不夠。

6綠色施工

綠色施工是指工程建設中在保證質量、安全等基本要求的前提下，通過科學管理和技術進步，最大限度地節約資源和減少對環境負面影響的施工活動，實現“四節”，以及保護環境和施工人員的健康與安全的要求［22］。《綠色施工管理規程》［23］理清了建設、監理和施工單位在綠色施工過程中的職責，對施工階段節約資源、保護環境及保障施工人員安全與健康提出了規范性的要求。嚴格按照規范實施綠色施工，必然會向著建設節約型社會、發展循環經濟和實現節能減排的目標邁進。

綠色施工未來的發展趨勢是:1)建材本地化是減少運輸過程資源和能源消耗、降低環境污染的重要手段之一，《綠色建筑評價標準》［1］要求施工單位在施工現場500km以內生產的建筑材料重量占建筑材料總重量的60%以上;2)在建筑施工選材時，將考慮材料的可再循環使用性能。在保證安全和不污染環境的情況下，可再循環材料使用重量占所用建筑材料總重量的10%以上。將建筑施工、舊建筑拆除和場地清理時產生的固體廢棄物分類處理，并將其中可再利用材料、可再循環材料回收和再利用，達到節約原材料，減少廢物，降低對環境的影響;3)在施工現場現澆混凝土將更多采用預拌砂漿、預拌混凝土，這樣可顯著減少砂漿用量、提高混凝土性能穩定性以及減少施工現場噪音和粉塵污染。

但施工單位仍需要克服一些困難:1)目前施工現場的資源節約和環境保護僅局限于選用環保型施工機具和實施降噪、降塵等環節，而綠色施工則要求從施工組織設計開始對施工全過程進行嚴格控制與管理;2)施工單位采購材料要盡可能做到就近取材;3)在建筑施工、舊建筑拆除和場地清理時，沒能將產生的固體廢棄物分類處理，也沒能將其中可再利用材料、可再循環材料回收和再利用。

7結語

隨著土木工程從業人員節能環保意識的增強以及各類綠色設計和施工規范的不斷建立健全，建筑設計將逐漸在建筑功能、材料選擇、生態平衡、自然景色、社會發展問題上整體考慮，并能在改善生活質量、獲取經濟效益的同時大大減少對自然環境的沖擊，土木工程建設必然走向綠色發展之路，我國也必然會向著建設節約型社會、發展循環經濟和實現節能減排的目標邁進。