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摘要：根據可持續生態建筑設計理念，從生態建筑設計影響因素、規劃轉型、文化理念、結構空間布局、預制式構建設計、環保節能材料選用等方面對國內外關于可持續性生態建筑在低層生態住宅結構中的應用展開研究，研究內容有助于開拓當前國內可持續生態建筑設計思路，對相關建筑建設結構具有一定借鑒意義。

關鍵詞：可持續生態建筑；建筑設計；低層生態住宅；節能；環保

我國雖地大物博，但人均資源占用量偏低，隨經濟建設的飛速發展，資源與經濟發展間的矛盾日益突出，國家推出了可持續性發展戰略，節能、環保、改善生態環境、減少環境污染、延長建筑物壽命的生態建筑將在可持續發展戰略中發揮重要作用[1~2]。節能建筑的設計和施工是重要和必不可少的部分，現代建筑師的一項重要任務是實現生態建筑的科學規劃和設計，這涉及到氣候、經濟、建筑和功能空間等因素。低層住宅建設通常考慮使用更高效，低成本的設計解決方案，以可持續性為作為設計理念[3]；本文主要開展可持續性生態建筑設計方法在低層住宅結構中的應用研究，探究低層住宅結構中生態建筑設計的生態、科學和經濟的設計方法。

1可持續性生態建筑設計考慮因素

郊區低層住宅可持續性生態設計方法所考慮因素主要包括：①規劃轉型的方法；將住宅融入自然、社會和工業環境，逐步發展空間，達到最佳平衡封閉式、開放式和半開放式空間；②融入當地住宅設計的文化傳統；③環保、節能的建筑材料的使用；④建筑設計的效率；⑤考慮在建筑物和結構運行期間使用替代能源，設計能量攝入和積聚系統。

2規劃轉型的方法

“可持續建筑設計”方法的重要組成部分是計劃轉換的方法，該方法在以下技術的幫助下實施：2.1住宅建筑的空間拓展技術對于“成長中”的郊區房屋，建議采用以下建筑技術：①加熱空間與不同“額外”規劃元素的組合，這包括寬敞的波紋、畫廊、玻璃陽臺、棚屋或冬季花園以及逐漸垂直的建筑物延伸；二樓采用開放式露臺的布置，如果有可用于樓梯安裝的空間，則可以使用它們作為房間的隔熱和翻新閣樓空間；②閣樓地板設計為地板，以防人員和家具的負荷增加，以及閣樓空間不含支柱，道具和其他桁架構件。在設計中經常使用懸臂和延伸空間，這可以根據業主的需求增加房屋的面積。在現代建筑實踐中，低層住宅系統類似于“模塊化”建筑設置，它允許開始規劃和建造一個商場區域的房子，然后在不影響已經建成的房間的情況下擴建該建筑物，這種“不斷成長建筑”的方法是基于建筑系統與他們可能的可選用的模塊化結構相互組合，在各個發展階段都能提供架構解決方案。房屋的模塊化元素通常具有相同的總尺寸，模塊化元素如圖1（a）所示，主要由層壓木材、木桁架、方邊板組合而成，通過拆卸和更換端壁，通過端部軸承元件來安裝模塊，端壁的結構是用均勻的框架自支撐的，它可以替代門的窗戶和開口的延伸。因此，由于不同的模塊相互組合，最小的住宅可以在必要時轉變為全家的大型全尺寸住宅（見圖1（b）所示）。2.2實現房屋的封閉、開放和半開放空間的最佳平衡一個低層住宅在其結構中具有封閉的空間，半開放的陽臺、畫廊、陽臺和完全開放的露臺，但沒有檐篷或其他庇護所的門廊；而空間擴展到（a）小型建筑模塊元素（b）拓展的大型全尺寸住宅（a）（b）環境中的程度表征了房屋操作的一種或另一種模式，并且需要保護房屋內部空間免受額外太陽、風、冷、雪花圈和沙塵暴的有害影響。通常，在溫帶氣候下，一年中可以使用半開放的可調節空間。在多云天氣的情況下，建議使用窗臺和“綠色房間”。在冬季，“綠色房間”不包括在房屋的整個空間內，或者可以通過可變形的設備將其隔離。在夏季，房屋旁邊帶有戶外區域的開放“綠色房間”將構成一個單一的開放空間。在可變形的外圍圍欄的組合下，夏季場所往往可以被包括在集體區域的空間系統中。如圖2住宅小區所示，其不僅可以通往住宅建筑的屋頂區域，而且還可以作為公寓一部分的半開放式夏季建筑的組成部分。

3使用環保的建筑材料及相關設計理念

環保的建筑材料和設計理念是可持續建筑設計的重要組成部分。建議使用天然材料，最好是那些在當地氣候中廣泛使用和傳統的材料（磚，木材，天然石材，瓷磚，玻璃等）。建議在改造工程中使用可回收或再利用的材料，不建議在生產和操作過程中使用排放有害物質的合成材料；減少鋼筋混凝土和鋼筋的使用。今天，當涉及到更經濟和大眾低層的建設住房時，專家的考慮到將建筑物在建造的預制件和結構與當地環保建筑材料相結合，包括用預制框架系統建造獨立屋。例如在國外，新一代工業房屋建筑和建筑系統經常會考慮將彎曲的冷金屬型材和木質結構的框架結構在工廠進行提前加工，再將預計構件和預制整體墻體結構與絕緣以及由發泡聚苯乙烯或空氣隕石制成的模板結構進行相互組合建筑[4~5]，通常在預制件中被使用到幾種類型的建筑和結構系統包括：框架式，板框式和面板框架式。其中，建筑框架可以由固體（金屬、木材、鋼筋混凝土）結構和輕質（金屬、木材）結構制成。而框架房屋的輕鋼結構和木結構更經濟，其用于建造輕鋼結構建筑物所花費的工期是混凝土結構建造同等建筑物的1/3；在這種情況下，重量輕的木材結構允許設計輕盈，低成本的基礎；工業生產可以在制造高精度零件專家監督下進行，其在加熱車間制造房屋-公差僅僅為1mm，往往只需4d就可以從現場的預制單元完美組裝房子，顯示出明顯的高效性、經濟性和環保優勢[5]。眾所周知加拿大建筑師阿維弗里德曼[4]在上個十年中表達了他的觀點，“未來數十年內，住宅建筑商的角色和功能將發生顯著變化，房屋將以標準面板或模塊化部件的組合構建形式進行大規模建造，這些部件將是借助計算機系統進行設計，類似于汽車裝配線的技術；公司將主要在市場上銷售“包裝”，標準裝置，在工廠按照客戶批準的設計進行組裝，所有組合建造前的具體任務都可以在廠房內完成。而在國內，遠大筑工的裝配式技術早已在國內許多城市中運用，并取得了顯著社會、經濟和環保效益[6~7]。

4節能建筑設計

在國外一些受溫帶氣候影響的國家，由于氣候條件的特殊性，往往將消耗1/3的能源用于建筑物的能源供應方面，所以這些地區建造生態凡物的節能潛力巨大。可持續發展建筑設計方法和相關施工技術被重點用于該地區溫帶氣候地區房屋建造過程中，并在后續運營期間有效減小了不可再生能源的消耗。典型的生態、節能建筑物類型包括：①“被動房屋-節能房屋，由于采用最佳的空間規劃的建筑和建設性的解決方案，使得熱損失最小化；②“被動式太陽能房屋”，采用提高太陽能吸收率的節能房屋而不使用工程設備進行散熱；③“能源活躍的太陽能房屋”，作為能源損失最小的建筑，它具有一個特殊的工程設備來吸收，分配和積聚熱量[4]。“被動”房屋的建筑和設計解決方案：①要求房屋在考慮景觀的特點同時，要結合當地氣候因素，使得建筑物免受到風的影響。②要減少建筑物外墻的周長過度的空間不規則性布置，減小房間熱量損失。同時，要考慮房屋冬季暖氣的合理供應以及夏季隔熱施設的設計（陽臺，棚屋，附屬建筑物等），同時，應重點考慮建筑物能源的合理分配。③要考慮建筑物外墻封閉材料的選用，由于建筑物幾乎總是以熱量的形式喪失能量，增強建筑物外殼的密封性，對于冬季嚴寒地區的供暖設施的高效利用非常重要[8]。

5結論

本文結合國內外低層生態建筑的設計特點，主要探討可持續性生態建筑設計方法在低層住宅結構中的應用研究，歸來主要結論如下：（1）一些創新絕熱材料和技術方法越來越多的應用到低層生態住宅建設中，通過這些材料和技術的巧妙結合，給予設計師更多空間來確保建筑物節能和環保的設計理念的展開。（2）國外低層生態住宅從規劃轉型、地區文化理念、結構空間布局、預制式構建設計、環保節能材料選用、隔熱方案設計等方面進行綜合設計，強調建筑物與自自然環境的協調，值得借鑒學習。（3）可持續發展戰略已列入我國今后核心發展戰略之一，關系到我國經濟的轉型，科學合理的開展可持續生態建筑的設計和建造，有助于堅決資源與經濟發展間日益突出的矛盾對改善生態環境、減少環境污染意義重大，為未來建筑指明方向。

參考文獻

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[2]吳柏清，何政偉，李喆，等.生態建筑在我國西部小城鎮規劃中的應用研究———以安仁鎮為例[J].四川環境，2009，28（5）：79~84.

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[5]Z.K.Petrova，Science，educationandexperimentaldesign.ProceedingsofMoscowInstituteofArchitecture：materialsofinternationalscientific-prac－ticalconference，2012：265~271.

[6]李孟.建筑產業新生態下的“寵兒”遠大住工———“孤獨者的探索”[J].中華建設，2017（4）：7~9.

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[8]洪濱.生態建筑設計的初步探討[J].四川水泥，2015（9）.

作者:徐鑫 單位:岳陽建筑設計院平江分院