2012一级结构《专业知识》:生态节能住宅设计模式

　　生态节能建筑是指在尽可能利用当地的环境和自然条件，不破坏当地的环境，确保生态体系健全运行的同时，考虑节能设计标准要求，着重满足建筑物能耗指标的建筑。生态节能建筑不仅要达到节能生态的效果，而且要增加房屋的舒适度。改善提高住宅室内环境的舒适度，这就要求在现今的住宅项目设计模式中从热功环境、空气质量、声环境、光环境等方面通盘考虑，综合考虑规划、建筑、结构、能源系统、暖通等各方面因素，提出初步的生态节能方案。现有的探索主要集中反映在：建筑中节约土地资源， 节约能源， 节约水资源的研究; 改进建筑材料性能， 促进建筑材料地方化，绿色化的研究;提高建筑室内空气质量， 改善建筑舒适度的研究;对旧建筑的改造和再利用的研究等方面。$lesson$

　　但与此同时我国地处世界上两个最活跃的地震带之间所经过的地区，是一个多地震国家。这样就带来新的问题，即如何结合建筑抗震设防要求，通过选用相应的结构形式、建筑材料和抗震设计，适应并结合生态节能建筑的特点，形成一整套可行的，适合的，内部有机相连的生态节能体系。这一体系对我们的建筑，尤其是住宅建筑的设计模式带来了新的挑战。

　　节能抗震住宅是各项成熟技术的一个综合体。以新型抗震节能系列建筑结构体系、高效地源热泵技术(采暖、制冷、供生活热水)、太阳能利用系统等若干种行业领先、可靠、成熟的技术为支撑，并通过精心设计及自控系统协调整合，在不增加建造成本的前提下，建造可抗八级及以上地震、冬天不用燃煤供暖、夏天不用空调的节能、抗震、环保住宅。这是高舒适、低能耗抗震住宅!

　　一、 新型抗震节能系列建筑结构体系的特点及优势：

　　㈠、复合墙结构体系：

　　适用范围：集承重和保温与一体，用于8层以下建筑，设防烈度为7、8、9度地区，代替砖混结构。

　　1. 结构自重比砖混结构减轻50%、受力合理。

　　2. 抗震性能优异(大震不倒、中震可修、小震不裂)，可抵御10度地震烈度。

　　3. 保温节能、隔音效果明显，达到国家65%的节能标准，免去外保温工序，保温措施与建筑同寿命。

　　4. 节省大量耕地：按1万┫建筑省1亩地计算，每年城市新增7亿┫建筑，若30%采用该体系，则每年省2.1亿亩土地。

　　5. 墙体薄，增大使用面积5-10%，安全适用、美观(不露梁、柱、角)。

　　6. 施工方便快捷，可实现建筑工业化等。

　　㈡、 壁式框架空心剪力墙结构体系和约束混凝土结构体系：

　　适用范围：用于设防烈度为7、8、9度以下所有地区的小高层、高层居住建筑和公共建筑。

　　1. 结构自重轻;提高抗震性能;可工业化生产，缩短工期和确保工程质量。

　　2. 技术先进、工艺简化、与传统结构体系进行比较，可以节省大量钢材和水泥：(钢材约50%、水泥约10%)、既降低了建筑造价，又间接节能减排，比其它常规结构降低工程造价约5-10%。

　　3. 经科技部、建设部权威老师鉴定：“综合技术达到国际先进水平”。

　　二、 “一机三供”高效地源热泵系统的特点及优势：

　　1. 概述：地源热泵技术成熟，欧美用了几十年，我国推广了十年，主机已发展到第四代，关键技术压缩机全部进口。但是配套技术、室外地下换热技术、室内末端设施以及三者的技术集成水平却各有千秋，节能效果和寿命大有差距。

　　该系技术利用浅层地能资源进行供热、供冷、供生活热水，不仅高效节能，节约大量的常规能源，缓解我国的能源紧张形势，而且在北方没有集中供热，没有燃气的地方和小城镇及广大农村地区需求量很大，具有良好的经济效益和环境效益。

　　2. 原理：浅层地能是地球浅层土壤层或水中的温度常年保持13～18℃的温度能。“地源热泵”是以地下土壤或水为热源，水为载体，在封闭系统中循环，通过少量电力(9W/┫左右)让压缩机作功，通过热交换将浅层地能提升到所需的温度，以地板辐射等方式为冷热末端系统输送到室内进行采暖、制冷的系统。

　　3. 特点：最低初投资、最低运行费、最低污染、最长寿命、恒温、静音。

　　4. 经济效益：实现“小功率供冷暖”(8-12W/┫)，只是分体空调装机功率的1/5。用电负荷节省4/5，输出的能量中80%为免费地能，20%为电能。比传统供冷暖方式低1/2以上;比常规地源热泵低1/3左右。

　　5. 社会效益：省煤、省电、省地、省水、低费用、零污染、可持续。

　　6. 适用范围：该系统是集成创新专有技术，可取代传统冷暖空调系统，针对不同建筑、不同地下岩土结构进行整体策划后做出最佳设计和最佳设备配置。可用于住宅、公建、工厂、医院、学校等从几百平方米的别墅到百万平方米的小区。

　　国内住宅建筑行业国外相比，在设计模式方面仍有相当大的差距，且建立产品模型单一、片面，不能更好的，全方位的满足安全、舒适、美观的需要。要改变这些不利现状，唯一可行的就是在进行住宅设计时,建立新的设计模式，考虑一定的抗震条件，并结合生态节能的建筑设计概念，从而在保证抗震降低能耗的基础上提高住宅舒适度。即通过“整合设计” (IPD)这一理念， 既在设计的最初方案阶段就有生态节能和结构抗震的专业人员介入，向客户灌输生态节能意识，并通过对项目的分析提出初步的生态节能和抗震方案，并在后续的设计中综合建筑、规划景观、结构、暖通空调、给排水，建筑电气与楼宇控制， 室内设计等各各个专业， 通过各专业有机的整和， 密切的协作， 对建筑自身特点及区域自然资源、环境的深入分析， 以及对当前成熟的高新技术及产品的应用，才能形成一整套可行的， 适合的， 内部有机相连的住宅模式。

　　要在住宅建筑设计中综合抗震、生态节能等相关因素，笔者考虑运用层次分析原理，综合运用建筑材料、建筑设计、建筑结构、建筑抗震设计技术、环境工程等多学科知识，将住宅设计模式形式的总目标分解成抗震、生态、节能等若干分目标，再分析达到这些目标的因素，找出各因素的控制指标及它们之间的相互关系和逻辑顺序，用实验手段按这些指标逐步选择材料和结构形式，从而达到对现有的住宅设计模式进行修正和调整的目的。该模式的基本步骤为：研究目标→目标分解→确定关键因子和权重→建立控制系统模型→选取结构形式→选取合理材料→修正系统模型→建立住宅设计模式。细分如下：

　　1总目标的分解

　　将总目标――住宅设计模式分解成：①抗震目标(m1)：在满足当地的抗震设防条件下，更新抗震设防观念和思路;②生态目标(m2)：提高住宅居住舒适度;③节能目标(m3)：削减能耗的1/4-1/31

　　2达到这些目标的控制因素

　　抗震目标(m1)：①合理结构体系选择;②对抗设计和免震设计;

　　生态目标(m2)：①提高室内内空气品质技术;②健康住宅技术;③环境技术。

　　节能目标(m3)：①一次侧(输送)、两次侧(末端)设备节能技术：②能源系统集成化技术;③能源消费评价管理控制技术

　　3确定相应结构和材料的选择(关键点)

　　用实验手段按这些指标逐步选择材料和结构形式。考虑选择轻质骨架结构形式和材料，通过以柔克刚的节点设计，结合建筑材料、建筑设计、建筑结构、建筑抗震、生态节能建筑相关学科要求，通过整合设计，调整住宅设计思路。

　　我国作为发展中国家， 经济实力和技术条件与西方发达国家相比仍有较大的差距。如何结合国情， 创造出适合我国的生态建筑发展道路是迫切需要解决的问题。采用新的住宅设计模式从新的视角来探讨住宅设计模式的创新，能拓宽现代住宅设计的理论研究空间。通过对抗震、生态、节能等相关因素的结合考虑，在已有满足抗震要求新的结构形式条件下，提供了一整套生态节能的建筑材料和构造做法，从而为今后住宅设计找到满足抗震、生态和节能的新型建筑设计模式。

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