基于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计

摘要

建筑行业是全球能耗最大的行业之一，同时也是二氧化碳等温室气体排放的重要来源。随着环境污染、能源危机等全球性问题日益突出。大力发展绿色建筑实现建筑领域的可持续发展势在必行。绿色建筑是在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源、保护环境和减少污染、减少碳排放量，与自然和谐共生的建筑。本文以高层剪力墙结构作为研究对象，以减少建筑结构体系碳排量使建筑更加绿色作为优化设计目标，进行的主要研究内容如下：
　　（1）分析以建筑碳排放量来评价绿色建筑科学性，确定基于建筑全生命周期评价理论的建筑碳体系排放量的计算的基础数据，得出混凝土结构体系中主要建材的碳排放因子。总结得出结构体系碳排放量的计算公式，为定量评价结构体系的绿色程度奠定基础。
　　（2）介绍了剪力墙结构抗震计算及内力、位移的计算方法，并给出剪力墙抗震布置的一般原则。同时介绍高层剪力墙结构优化设计的概念、数学模型，并在此基础上确定基于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计的基本思路。
　　（3）以西安某一高层剪力墙结构住宅楼作为算例，以剪力墙的布置和数量、剪力墙的厚度作为优化设计变量，利用SATWE软件建模计算分析。得出通过优化剪力墙的布置、减少剪力墙的数量、减小剪力墙的厚度能够优化结构抗震性能，同时减少结构体系的碳排量。
　　（4）对工程实例进行两次优化，初步优化以剪力墙的布置和数量作为优化设计变量，再次优化以剪力墙厚度和结构的材料强度作为优化设计变量。优化后结构受力性能、抗震性能、刚度变得更加合理，结构体系的碳排放量明显减小。总结两次优化设计的思路，得出基于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计途径。为设计人员进绿色结构设计和结构优化提供参考。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2研究现状

1.3研究的目的及意义

1.4本文的研究内容

第二章 绿色建筑结构体系碳排量的计算方法

2.1绿色建筑的含义

2.2绿色建筑全生命周期评价理论

2.3基于全生命周期理论的绿色建筑碳排放的计算方法

2.4主要建材的碳排放因子

2.5结构体系碳排放量的计算

2.6本章小结

第三章 剪力墙结构及结构优化相关知识

3.1剪力墙的分类及划分标准

3.2剪力墙结构的计算

3.3剪力墙结构中剪力墙的抗震布置原则

3.4结构优化相关知识

3.5基于绿色建筑的高层剪力墙构优化设计思路

3.6本章小结

第四章 基于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计因素探讨

4.1计算程序的选择与介绍

4.2.工程概况

4.3剪力墙的布置和数量对剪力墙结构碳排量的影响分析

4.4剪力墙的厚度对剪力墙结构碳排量的影响分析

4.5 本章小结

第五章 基于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计途径

5.1初步优化

5.2再次优化

5.3模型一与模型三计算结果分析

5.4优化设计途径

5.5本章小结

结论与展望

本文主要结论

后续工作展望

参考文献

致谢