广州市城市更新规划研究院510055
摘要：现代绿色建筑主要是指在建筑的全寿命周期以内，最大程度节约资源（能源、土地、水、建筑材料等），同时还要保护环境、减少污染，提供一个健康、适用以及高效的居住和使用空间，使建筑与自然和谐共生。而绿色建筑的发展，给结构设计提出了更高的要求，结构工程师需在结构设计中落实绿色建筑理念，实现建筑行业的可持续发展。
关键词：绿色建筑；结构设计；装配式结构
1.绿色建筑结构的特点
1.1节能性
据统计，全球能量的50%用于工业、交通和其它行业，45%用于建筑物的采暖、空调和照明，5%则用于建筑物的构造。可见，与建筑相关的能耗约占全球全部能耗的一半。因此，建筑节能研究在绿色建筑体系营造中占有突出的地位。绿色建筑结构必须具备节能特性。
1.2环保性
绿色一词表面意思就是生态环保，不对自然环境产生过多的污染。绿色建筑结构充分利用合理的结构类型、材料，在建筑物建成后，在较长的时期保持环保。
1.3经济可持续性
建筑如果过分追求外观，不考虑强制使用高成本的某种结构体系带来的经济问题，那么这样的建筑势必给社会和人民带来过重的负担，违背了绿色建筑的节能环保、经济适用的原则。为支持起绿色建筑的这一目标，绿色建筑结构也具备经济性和可持续性。
2.某绿色办公建筑结构设计实例分析
2.1工程概况
某办公建筑平面呈长方形，长为156m，宽为29m，地上五层，局部六层，总建筑面积21511m2。建筑内部空间主要为大空间的办公区域，因为需要营造绿色生态的办公环境，整栋建筑物内有大量的绿化面积。首层入口处有8根“7字形”装饰柱，柱子高度为五层楼高，支承在五层的一根30m跨的横梁上；另外有一个高出屋面约25m，平面呈正方形的拔风塔，塔中央有一根准800直径的圆柱。
2.2结构选型
该工程在方案阶段确定结构体系时，根据建筑使用功能要求，进行了多方案的比较：
方案1：砌体结构体系。工程所在地区属于抗震设防烈度7度区，该结构体系对于纵横墙间的距离是有要求的不能太大，同时墙体的开窗面积是有限定的。这样就很难满足现在建筑的功能要求，而且这种体系的抗震性能较差，因此不采用该方案。
方案2：钢框架与钢筋混凝土组合楼盖结构体系。虽然这个结构体系基本满足绿色建筑的要求。但是由于该工程存在大量的绿化面积，给钢结构防水措施提出了更高的要求，在这方面的材料消耗相应增多；也会增加使用阶段的维护成本，该方案不是绿色建筑最佳的结构方案，因此也未被采用。
方案3：钢筋混凝土框架与部分钢结构组合体系。该方案是在方案2的基础上把钢框架改为钢筋混凝土框架结构，保留部分结构采用钢结构。
综合各方面的因素，因地制宜，进行多方案比较，确定符合规范要求的结构体系，达到经济、合理、适用、节约资源的目标，并且根据工程实际情况，尽可能采用可再利用的建筑材料。通过方案比选，本工程选用方案3：钢筋混凝土框架与部分钢结构组合体系。
2.3结构设计要点
2.3.1入口处的8根“7字形”装饰柱以及其连接的横梁，8根柱子建筑要求外观尺寸为700×1300，有16m高，横梁跨度为30m，建筑外观尺寸要求为800×1500，结构设计上构件采用钢结构，一方面构件自重轻，可以减小地震作用，另一方面在处理横梁与框架柱的连接节点上也变得容易。在工程成本上，采用钢结构较现浇钢筋混凝土结构，能够节省人工、外脚手架、模板及支撑系统费用，另外工期效益显著。
2.3.2中庭屋盖部分，建筑设计为不上人的采光屋面，该屋面跨度为30m，三边支承。一方面因为跨度比较大，如果采用钢筋混凝土，其自重必然较大，其次从建筑空间效果来看，在二层平台花园以及其他各层均可以看到该屋盖，如果采用钢筋混凝土结构，不够轻盈，所以设计结构设计上决定采用钢网架结构。
2.3.3对于两处从二层平台花园上三、四楼的楼梯，因为建筑要求做成悬臂形式，中间不加柱子，从节省材料以及造型美观考虑，把它做成钢木组合楼梯（钢骨架木踏步楼梯），从而达到既美观轻巧又相对省材的目的。
2.4优化设计
该工程在设计图纸出来以后，根据绿色建筑的要求，为了达到进一步节材的目标，对主体钢筋混凝土结构部分的设计图纸作了进一步的优化，其中优化的内容主要是通过调整次梁的布置，相对原设计一个房间三道次梁改为两道次梁，从而增大板的跨度，使其在尽量不增加截面厚度以及钢筋量的基础上，达到最大优化值。
根据结构计算得出，前后两个设计成果在混凝土用量上基本持平，而在钢筋用量上，前一个含钢量为35.63kg/m2，而后一个为33.40kg/m2，这一优化节省了6%钢筋用量；同时因为减少了一道次梁，在建筑模板方面也会相应减少材料损耗。另外，拔风塔中央的ф800直径的圆柱也作了优化，由原来C25，配18根25钢筋的混凝土柱改为ф800×10的钢管柱，这样既节省混凝土8.8m3，钢材量用量也从原来的1.35吨，减少为0.434吨，并且节省人工、模板及支撑系统费用，工期效益显著。
3.结构构件工业化对绿色建筑发展的促进
建筑产业化尤其是住宅建筑产业化，无疑是我国建筑未来的发展方向。建筑产业化使得结构构件的工业化生产和制作成为必然趋势。国家和地方的绿色建筑评价和设计标准把采用工业化生产的结构构件作为绿色建筑结构应用的主要内容。
由于现阶段我国占主导住宅结构体系仍然是钢筋混凝土结构，因此混凝土结构构件的工业化是使钢筋混凝土结构融入绿色建筑的最佳方式。PC（PrefabricatedConcrete，意为“预制装配式混凝土结构”）工业化则是钢筋混凝土结构住宅产业化的主要模式。预制装配式混凝土结构是以预制混凝土构件为主要构件，经装配、连接，结合部分现浇而形成的混凝土结构。其主要特点是绿色施工，节能环保和优质高效。在当今国际建筑结构领域，PC工业化项目的运用形式在各国和各地区均有所不同，国内尚属开发、研究阶段。从2007年开始陆续建造了以PC工业化为模式的住宅，如“万科新里程”，“上海金色雅筑”，“北京万科假日风景紫苑”等住宅产业化的楼盘。而PC工业化在日本，新加坡，中国香港等国家地区已被广泛使用，并成为工业化住宅市场的主流。2008年，香港重建的葵涌工厂大厦项目采用“新型预制组件建筑方法”——采用PC构件（包括外围墙体和柱梁板等主要受力构件），在香港工程师学会和英国结构工程师学会合办的“卓越结构大奖2008”中，荣获“卓越结构嘉许奖”。
结构构件产业化需要结构工程师在建筑方案引领下，结合工厂生产工艺以及现场装配和连接的施工方法对PC构件进行设计。PC构件在抗震设防区，如何保证抗震结构构件之间连接，结构构件与非结构构件之间的连接具有良好的抗震性能是结构工程师的主要研究方向。
结束语：总而言之，绿色建筑结构设计是绿色建筑的重要组成部分，是今后结构设计的必然发展趋势。建筑结构设计者要遵守相关规范下，具有与时俱进的思想，不断探索更新设计理念，开创新的技术，建立绿色建筑结构体系，如本文提出的装配式结构构件化是今后绿色建筑结构的发展方向之一，因此这就需要相关人员加大对绿色建筑结构设计的研究，促进绿色建筑的发展。
参考文献
[1]孔德欣.办公楼绿色建筑结构设计[J].价值工程.2015.
[2]赵亮，孙大博.绿色建筑结构设计研究[J].中国房地产业.2017.
[3]牛萌.浅析绿色建筑结构特征及我国绿色建筑发展[J].工业设计.2012.