高校建设中绿色建筑设计及技术策略研究★

郝 杰 何 强

(广西建设职业技术学院，广西 南宁 530007)

1 高校建设与绿色建筑

绿色建筑是指在建筑物的全生命周期内，最大限度地节约能源、保护环境和减少污染的建筑，它为人们提供健康、适用和高效的使用空间，并与自然和谐共生[1]。绿色建筑是当今建设行业共同关注的话题，而在高校校园的建设中，绿色建筑的设计与实施则更具必要性。一方面，科教兴国、技术兴邦的发展策略使得高校建设及科研越来越受重视，大学校园的建设投资及能耗都占据整个社会非常可观的比重；另一方面，高等教育对于学生行为观念的形成具有强烈的引导作用，校园的建设及运行是否绿色节能，对于学生在环境保护方面的意识形成，具有直接的影响。因此，在校园建设中实施绿色建筑策略有效节能减排的同时，也能为高校师生创造更为绿色环保的学习生活环境，进而强化绿色环保、可持续发展的建设理念，创造积极广泛的社会影响。

广西建设职业技术学院新校区地处南宁西乡塘区罗文大道东侧、相思湖北路南侧，二期教学楼和学生宿舍工程(以下简称本工程)位于广西建设职业技术学院新校区西北，北面紧临相思湖北路，南面为实验实训楼，东面为体育场，是一个集合教学、实训、办公、住宿等功能的综合性大楼。教学楼地上建筑面积为18 069.11 m2，学生宿舍楼地上建筑面积为25 594.95 m2，地下室面积为4 872.81 m2，总建筑面积为48 536.87 m2。

项目建成后可满足3 000人的住宿和教学，完善学院基础设施条件并进一步改善学院办学环境，满足学校进一步扩大办学规模的发展需要(见图1)。

本工程按二星级绿色建筑标准设计，且采用了钢结构装配式建筑技术，符合绿色建筑要求的同时，力求最大程度减少对环境的影响，并缩短工期，提高施工效率。

2 被动式绿色建筑设计策略

绿色建筑节能措施分为主动式节能和被动式节能两种。主动式节能是指通过机械设备创造适宜的环境，一次性投入成本及运行维护成本均比较高。被动式节能是通过建筑物本身的特性来协调其与周围环境之间的关系，从而达到不需要额外消耗机械设备也能充分利用自然资源的节能效果[2]。被动式节能措施由于成本较低且节能效果显著，更适合于在高校建设中使用并推广。

2.1 回字形院落布局

本工程采用了“院落”的形式进行群体空间组合。教学楼与宿舍楼分别以两个相对的U型对向而立，中部形成院落，塔楼可通过空中连廊进行连接。庭院不仅能创造丰富的外部空间体验，更能改善微气候，带来健康绿色的生活环境。

1)院落能营造安静舒适的外部环境。对于高校校园内的建筑尤其是教室及宿舍而言，良好安静的环境无疑是至关重要的。由于本工程建设用地北邻城市道路，东邻运动场，周边环境将产生较大的噪声干扰。采用院落式的布局可以有效隔绝周围环境的噪声，为教学及住宿提供一个安静的庭院空间。同时，传统内廊式布局的教学楼在上课过程中容易受到对向教室的声音干扰，而院落式的布局拉大了两排教室之间的间距，有效避免了这种干扰的产生。

2)院落能有效调节微气候。本工程位于南宁，属于夏热冬暖地区，如何解决夏季遮阳及通风效果是设计的重点。本工程的院落被设计成进深小而高度高的“高窄”形制，一方面是基于用地紧凑的原因，另一方面亦可适应南方炎热气候。高窄院落在竖向上形成一个长立方体空间，小面积的院落在夏季可避免过多日照，形成遮阴纳凉的空间，而高窄的院落类似于民居中的天井，由于冷空气较重而热空气较轻，夏季过多的热量可以由高窄的院落向上排出，使得院内气压减小，产生拔风效果。基于此，本工程在底层区域使用了局部架空的设计，冷空气由底层架空及开口部位进入院落，进一步强化建筑的通风效果，有效改善微气候(见图2～图4)。

2.2 退台式屋顶花园

屋顶绿化，作为建筑与外界环境的交接过渡，能有效减少热岛效应，进一步改善微气候。本工程在教学楼及宿舍楼都采用了层层退台的阶梯式屋顶绿化，在满足使用需求的同时最大化利用建筑第五立面。屋顶绿化可种植景观植物，亦可结合本院系园林工程等相关专业建成园林实训场地，满足绿色建筑要求的同时促进了教学交流和体验。

最初方案中，宿舍楼退台位于南侧，而教学楼退台位于北侧，南北退台呈现螺旋上升的建筑造型。在经过风环境优化分析发现，原自北向南螺旋退台会存在夏季主动风进不了内院、冬季有西北风吹进院落的问题，结合日照条件综合评估后将西侧的教学楼退台调整为南侧退台，最后发现夏季风进入院落的风量不仅会增加还阻止了冬季西北风进入院落，同时建筑朝南展开，能接收更多阳光的屋顶花园则更易实现(见图5)。

2.3 节能环保技术应用

除上述被动式绿色建筑设计策略外，本工程还采用了适宜的节能环保技术，如：雨水回收系统，在庭院绿化中设置下沉式绿地，辅以渗透型植草沟及雨水调蓄回用池等设施，通过“滞、蓄、净、用”四个步骤对雨水进行回收利用；外立面装饰线条采用新型GRC材料，提高其稳定性、可塑性、耐久性及可修补性；室内空间采用可重复使用的隔断墙，满足建筑节材的要求。

3 装配式绿色建筑技术措施

基于上文所述的被动式绿色建筑设计策略，本工程还采用了装配式的技术措施。装配式建筑从综合效益来看，不仅具有工业化的特点，而且具有绿色建筑的特点。装配式建筑能有效地利用能源资源，提高生产力，对周围环境影响小，是未来建筑业发展的方向。因此可以认为装配式建筑自身就具备绿色建筑的内涵[3]。本工程多部位采用装配式新技术，装配率达到78%。大量建筑构件由车间生产加工，提高生产效率的同时，大量现场装配作业取代了原始的现浇湿作业模式，最大限度减少对周围环境产生的噪声和粉尘污染。本工程具体采用了以下装配式部件及技术措施。

3.1 主体装配式钢结构

本工程建筑主体结构框架均采用装配式钢结构。教学楼及学生宿舍楼所有结构承重柱均采用预制钢柱，所有结构承重梁均采用预制工字钢梁，而楼板则采用了预制钢筋桁架楼承板。作为建筑主体结构框架的梁、板、柱均采用钢结构，使本工程进一步体现绿色建筑的特征。首先，由于钢结构的干式施工作业，减少了很多现场搅拌和现场浇筑的工序，施工周期短。钢结构的装配施工还减少了大量传统模式中浇筑混凝土所需要的木质模板，节约木材。其次，钢结构较混凝土结构而言，具有自重轻且强度大的特点，自重轻带来的好处是可以有效节省基础部分的造价，且同等荷载要求下，钢结构框架自身构件截面尺寸较小，可在一定程度上提高空间使用率。最后，在建筑使用寿命到期后，钢结构建筑物拆卸后产生的建筑垃圾仅为钢筋混凝土结构的1/4，且钢材可回收利用，达到资源循环再生的目的(见图6)。

3.2 局部装配式PC构件

除建筑主体采用装配式钢结构外，局部还采用了PC建筑构件。PC——(Precast Concrete)指预制混凝土构件，采用在工厂预制生产，现场吊装的方式建造。本工程教学楼及学生宿舍楼地上部分所有楼梯均采用预制钢筋混凝土板式楼梯(见图7)；教学楼两侧山墙部分拟采用预制混凝土外挂墙板，且外挂墙板采用墙体与装饰一体化、墙体与保温隔热一体化的技术；教学楼及学生宿舍楼所有分户内隔墙也采用了预制轻质内隔墙。PC构件可有效减少资源、能源的消耗，现场作业对环境影响也较小。PC结构工程与现浇结构相比，钢材、木材、水泥及水的消耗量都有明显减少，由于集成了保温隔热构造，且外墙和窗框在工厂预制一次成型，提高了建筑构件的精密程度和质量，其热工性能及耐久性都有显著提升。

4 绿色建筑自评

表1 公共建筑评分计算表

综上，本工程从被动式绿色建筑设计策略，到装配式绿色建筑技术措施，力求全面落实绿色建筑实质，以达到二星级绿色建筑标准(见表1)。

5 结语

绿色建筑日益发展的今天，人们越来越关注实现建筑绿色化的方法。要达到绿色建筑的要求而又不过分提高建筑造价，并降低机械设备的日常运行维护成本，被动式的建筑设计策略无疑是一种具有很强实用性的选择。而以工业化的手段、产业化的平台，采用装配式建筑技术措施，也是实现绿色建筑的有效方式，其主要体现在提高建筑质量、提高建设效率、减少对环境的影响以及节能节材等方面。因此，国务院出台的《绿色建筑行动方案》明确指出，将走绿色、循环、低碳的科学发展道路，并加快发展建设工程的预制装配技术。广西建设职业技术学院新校区二期教学楼和学生宿舍工程作为南宁市首个装配式建筑试点项目、广西及南宁市装配式建筑示范项目，通过自身被动式绿色建筑设计及装配式技术措施的结合，实践贯彻了国家对于绿色建筑及建筑工业化的发展要求，力求推动高校建设中绿色建筑的设计与实施，以实际工程总结经验，进一步促进绿色建筑朝着更优化更实用的方向可持续发展。