刘生辉 苏宏强
中建二局第三建筑工程有限公司 北京市 100070
摘 要：中国当前正处于消费型经济转型环境中，虽然国家倡导低碳绿色发展，但是，资源和能源消耗量依然处于攀升的趋势。建筑业是资源和能源消耗量比较大，走循环发展道路成为必然选择。现在国内开始研究资源循环型住宅，但是在设计上依然存在缺陷，需要从中国的国情出发，考虑到当前的建筑行业发展实际对于资源循环性住宅技术不断完善。本论文着重于研究设计导向的资源循环型住宅技术。
关键词：设计导向；资源循环型住宅；技术
一、住宅资源利用问题
（一）住宅存在的耐久性问题
根据国家统计局提供的数据显示，对于住宅耐久性的衡量标准是住宅更新的年数，为住宅存量与住宅拆除数量的比值。中国的住宅更新寿命的平均值是25年至31年，而西方国家的住宅更新寿命的平均值是60年至80年。中国的住宅更新周期短，主要是由于城市快速发展，提高了用地强度，现有的住宅就需要拆除以满足城市规划需要；中国当前进入到经济发展快车道，要将居住环境改善，满足居民的意愿，就需要对住房更新[1]。另外，中国的住宅存在建设质量问题，虽然住宅建筑的设计寿命规定为50年，但是投入使用之后很难达到使用寿命，或者需要增加资金投入才能使得主要的使用寿命延长。（图1：中国与美国、英国、德国、法国、意大利、新加坡和日本的住宅更新周期比较）
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图1：中国与美国、英国、德国、法国、意大利、新加坡和日本的住宅更新周期比较
（二）住宅使用的能源消耗问题
住宅采用空调采暖，能源消耗量是非常大的。从2017年年中国住宅的能源节约指标以及建设住宅的数量来看，城市住宅节能率的平均值已经达到了50％，这与西方国家相比较是远远不够多，因为西方国家城市住宅节能率的平均值已经达到了80％。根据世界银行及国际能源组织所提供的数据信息，中国平均每个人的水资源消耗和电消耗上已经超过世界平均水平，而且依然呈现出上升的趋势。中国的消费量也不断提升，对足够国民生产总值的贡献度已经超过60％，而且依然处于上升的趋势，这就意味着生活能演消耗量增加。中国的经济发展与集约之间存在明显的矛盾。
（三）建筑工程建设中产生的垃圾问题
中国的建筑工程项目数量增加，每年生产的垃圾量也越来越多，平均年生产量可以达到10亿吨，在城市垃圾总量中占有30%左右。虽然国家倡导垃圾回收再利用，但是，被处理并循环使用的垃圾仅为50％，对于垃圾的处理主要采用固定地点填埋的方式，平均每年占用的土地大约为5平方公里，不仅会影响生态环境，而且还会导致生产隐患[2]。
从中国的建筑业所消耗的资源情况来看，在整个的生产系统中占有50%，其中造成资源大量消耗的原材料生产部门包括石膏生产部门、石灰石生产部门、玻璃生产部门、木材生产部门、钢铁生产部门等等。西方国家建筑垃圾循环再利用的比重是50．70％，从中国当前建筑垃圾循环利用的情况来看，比重低于5％，这必然会对整个的生产体系造成影响，资源循环利用效率不会太高[3]。
二、资源循环型住宅的设计
资源循环型住宅的设计中，易拆装设计是比较具有典型意义的。在设计中需要经历4个环节：第一个环节是初步设计，第二个环节是受力分析，第三个环节是方式组合，第四个环节是模拟微调。其中，在接合部生成阶段主要涵盖两个方面的内容，即部件，重在解决现场施工方面的问题；构造层，重在解决功能特性方面的问题。进入到受力分析环节，主要从两个阶段进行分析，即采用模拟生成的方法进行整体分析；采用算推断的方法局部分析，了解局部受力情况，让设计者对节点所需要的约束类型和约束的类型充分了解，基于此将容易拆装的组合方式选择出来。通过模拟操作、微调，重新选择组合方式，不断循环操作，将最为完美的构造形式选择出来。下面以梁柱节点为例。
（一）初步设计
初步设计阶段，主要是选择材料。由于一些材料经过长期使用之后会由于徐变造成混凝土开裂或者出现混凝土剥落的问题，就不能作为循环材料使用。所以在设计中采用钢结构材料[4]。对于结构刚度的设计中，需要在柱截面Y轴方向将两个纵向肋加入其中，使得 Y轴方向的抗弯刚度减少。采用易拆装方式，在连接的时候使用螺栓，还要考虑到安装的精度以及连接的强度。另外，对于安装精度，误差不能超过2毫米，板的厚度为10毫米。（图2：梁柱节点设计）
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图2：梁柱节点设计
（二）受力分析
应用PKPM软件对建筑结构的受力分析。整个的建筑为6层，没有地下部分，框架布局是：正面为12开间，每个开间是4．2米。建筑设定为7度抗震等级，加速度是0.159，风力荷载为0.35帕。通过模拟软件操作，就可以得到结构应力分布。（图3：结构框架受力分析图）
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图3：结构框架受力分析图
如果初选波形曲线，恒载工况和活载工况，均为均布荷载；如果是直线或者斜线，处于地震工况和风载工况中，均为集中荷载。隔离梁柱节点，对于简支梁使用固定节点悬臂梁取缔，采用倒推的方法就可以将均布荷载或集中荷载计算出来。
（三）接合部模拟
在接合部的设计中，主要是对安全系数、变形量予以优化，采用Inventor模拟软件予以操作，按照《钢结构设计规范》设定安全系数和位移量，钢结构寿命为100年，其安全系数为1．1，对于梁中挠度合理控制，不超过1／500。根据模拟结果对原始设计做出调整，直到满足要求，最终将设计结果确定下来[5]。
结束语：
通过上面的研究可以明确，中国的住宅建筑设计中，由于对住房需求没有远期规划，使得控制管理工作不能做到位，存在规划设计与现实不符合的问题，导致住宅的使用寿命短。住宅建筑的更新周期短，还受到购买力的影响，家庭结构变化也是重要的因素。在进行建筑设计中，没有考虑到建筑结构的耐久性和材料的通用性，没有认识到易拆解性能的重要性。要对资源循环型住宅设计不断完善，就需要促使资源循环的集约性提升，严格按照绿色建筑标准设计，使其在能源方面提高自给率，资源得到充分循环利用。
参考文献：
[1] 王晓绘. 可持续理念下的健康高层住宅设计探讨[J]. 冶金丛刊, 2018 (03):219-220.
[2] 顾一帆, 吴玉锋, 周广礼, et al. 跨维度资源循环制度设计理论及实证模拟[J]. 资源科学, 2018（03）：54-55.
[3] 陈艳. 基于一体化设计理念的成品住宅与室内设计研究[J]. 家具与室内装饰, 2019(02):87-88.
[4] 庄跃丰. 住居学视角下小户型住宅的设计[J]. 建筑工程技术与设计, 2018 (05):688-688.
[5] 牛海刚. 中小户型住宅建筑设计存在的问题和设计方法[J]. 建筑工程技术与设计, 2018(11):10、71.