辦公樓綠色建築結構設計的論文

　　1工程概況

　　某辦公建築平面呈長方形，長為156m，寬為29m，地上五層，區域性六層，總建築面積21511m2。建築內部空間主要為大空間的辦公區域，因為需要營造綠色生態的辦公環境，整棟建築物內有大量的綠化面積，並且分佈在不同樓層。首層入口處有8根“7字形”裝飾柱，柱子高度為五層樓高，支承在五層的一根30m跨的橫樑上；另外有一個高出屋面約25m，平面呈正方形的拔風塔，塔中央有一根準800直徑的圓柱。

　　2結構選型

　　國家規範《綠色建築評價標準》和《廣東省綠色建築評價標準》中均給出在保證安全、耐久的前提下，採用資源消耗低和環境影響小的建築結構體系的要求，規範指出符合要求的結構體系主要包括輕鋼結構體系、砌體結構體系和木結構體系。因此該工程在方案階段確定結構體系時，根據建築使用功能要求，進行了多方案的比較：方案1：木結構體系。工程所在地區不是木材出產地，需要從外地運進木材，這樣規模的商務辦公樓，如果採用了木結構，一方面會消耗大量的森林資源，另一方面，單純的木結構也不能完全滿足建築的使用功能要求。這個方案不可取。方案2：砌體結構體系。工程所在地區屬於抗震設防烈度7度區，該結構體系對於縱橫牆間的距離是有要求的不能太大，同時牆體的開窗面積是有限定的。這樣就很難滿足現在建築的功能要求，而且這種體系的抗震效能較差，因此不採用該方案。方案3：鋼框架與鋼筋混凝土組合樓蓋結構體系。根據過往的設計經驗，在多層建築中採用框架結構既能很好滿足建築功能要求，又對抗震設防方面有利，同時又是合理、適用的體系。採用鋼結構可以減少對周邊的環境影響，滿足綠色建築的要求。但是這個方案又存在一個問題：因為存在大量的綠化面積，給鋼結構防水措施提出了更高的要求，在這方面的材料消耗相應增多；也會增加使用階段的維護成本，不符合規範在建築全壽命週期內，最大限度地節約資源的要點，該方案不是綠色建築最佳的結構方案，因此也未被採用。方案4：鋼筋混凝土框架與部分鋼結構組合體系。該方案是在方案3的基礎上把鋼框架改為鋼筋混凝土框架結構，保留部分結構採用鋼結構。對照規範的內容綜合各方面的因素，因地制宜，進行多方案比較，確定符合規範要求的結構體系，達到經濟、合理、適用、節約資源的目標，並且根據工程實際情況，儘可能採用可再利用的建築材料。透過方案比選，本工程選用方案4：鋼筋混凝土框架與部分鋼結構組合體系。

　　3結構設計要點

　　①入口處的8根“7字形”裝飾柱以及其連線的橫樑，8根柱子建築要求外觀尺寸為700×1300，有16m高，橫樑跨度為30m，建築外觀尺寸要求為800×1500，結構設計上構件採用鋼結構，一方面構件自重輕，可以減小地震作用，另一方面在處理橫樑與框架柱的連線節點上也變得容易。在工程成本上，採用鋼結構較現澆鋼筋混凝土結構，能夠節省人工、外腳手架、模板及支撐系統費用，另外工期效益顯著。②中庭屋蓋部分，建築設計為不上人的採光屋面，該屋面跨度為30m，三邊支承。一方面因為跨度比較大，如果採用鋼筋混凝土，其自重必然較大，其次從建築空間效果來看，在二層平臺花園以及其他各層均可以看到該屋蓋，如果採用鋼筋混凝土結構，不夠輕盈。所以設計結構設計上決定採用鋼網架結構。網架結構平面佈置圖如圖7所示。③對於兩處從二層平臺花園上三、四樓的樓梯，因為建築要求做成懸臂形式，中間不加柱子，從節省材料以及造型美觀考慮，把它做成鋼木組合樓梯（鋼骨架木踏步樓梯），從而達到既美觀輕巧又相對省材的目的。

　　4最佳化設計

　　結構專業在綠色建築設計中最突出的內容是節材，因此該工程在設計圖紙出來以後，根據綠色建築的要求，為了達到進一步節材的目標，對主體鋼筋混凝土結構部分的設計圖紙作了進一步的最佳化，其中最佳化的'內容主要是透過調整次梁的佈置，相對原設計一個房間三道次梁改為兩道次梁，從而增大板的跨度，使其在儘量不增加截面厚度以及鋼筋量的基礎上，達到最大最佳化值。最佳化前與最佳化後的18～28軸三層結構平面佈置圖如圖8、圖9所示。根據結構計算得出，前後兩個設計成果在混凝土用量上基本持平，而在鋼筋用量上，前一個含鋼量為35.63kg/m2，而後一個為33.40kg/m2，這一最佳化節省了6%鋼筋用量；同時因為減少了一道次梁，在建築模板方面也會相應減少材料損耗。另外，拔風塔中央的準800直徑的圓柱也作了最佳化，由原來C25,配18根25鋼筋的混凝土柱改為準800×10的鋼管柱，這樣既節省混凝土8.8m3，鋼材量用量也從原來的1.35噸，減少為0.434噸，並且節省人工、模板及支撐系統費用，工期效益顯著。綜上，最佳化後的本工程符合國家規範《綠色建築評價標準》和《廣東省綠色建築評價標準》中，對建築工程提出的資源消耗低和環境影響小的要求，節省了鋼筋用量，減少材料損耗。

　　5結語

　　結構專業在進行綠色建築設計時，除了滿足國家相關規範要求外，在確定結構體系進行多方案比較時，應對照綠色建築的標準和要求，綜合各方面的因素，因地制宜，採用經濟、合理、適用與節約資源的最佳方案。並應重視對設計進行最佳化，使結構設計達到資源消耗和環境影響小的目標。本工程對照《綠色建築評價標準》中與結構專業有關的內容，做到符合規範的要求，為專案獲得國家公共建築三星級綠色建築設計標識，結構專業起到了應有的作用。

　　作者:孔德欣單位:廣東啟源建築工程設計院有限公司