Page 108 - 现代建筑的结构设计分析与理论研究

Structural Design Analysis and Theoretical Research of Modern Architecture
现代建筑的结构设计分析与理论研究

（一）全寿命减碳理念
全寿命减碳理念是基于 LCA(life-cycle assessment）发展而来的，LCA 的理念自
1998 年 ISO14041 提出后不断发展，侧重于评估建筑物在全寿命周期内的总体环境影
响，包括气体废物、液体废物和固体废物等，其中温室气体（GHC）是当中的一个子

项，LCA 评估通过识别和量化能源、材料的使用量，研究建筑在全寿命周期的环境影
响。随后，基于 LCA 的理论框架，进一步发展为全寿命周期能源评估（LCEA）和全
寿命周期碳排放评估（life-cycle carbon emission assessment，LCCO 2 A）等分支，其中，
全寿命周期碳排放评估即将环境影响中的温室气体排放以碳当量的形式进行考虑，例

如《京都议定书》中涵盖 6 种不同类型的温室气体，并提供了单个温室气体的二氧化
碳当量排放值。我国也于 2019 年制定了 GB/T 51366—2019《建筑碳排放计算标准》。
与传统 LCA 计算分析相比，LCCO 2 A 的计算评估框架建立时将研究重点集中于对二

氧化碳当量的精确计算。基于不同的建筑结构类型，可以将评估理论框架案例化，从
而进一步建立更具实操性的全寿命周期碳排放量计算模型，解决特定类型建筑的碳排
放计算问题。例如，建筑施工阶段和运营阶段的能源使用是酒店类型公共建筑碳排放
的重要环节；而小区住宅建筑在运营和维护阶段的碳排放在全寿命周期碳排放中所占
份额最大，也是小区住宅建筑减碳设计的重要方向等。碳排放限值的精确预估也是减

碳设计的重要依据，不同的发展策略和场景对于建筑结构隐含碳排放限值的很大影
响。研究表明，对于设计年限为 50 年的新建结构，维持现状场景下隐含碳排放限值
2
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为 442.6kgCO 2 e/m ，而减量预估场景下隐含碳排放限值增加为 616.0kgCO 2 e/m 。
（二）碳排放优化算法
全寿命周期减碳设计的另一重要内容即建立和完善全面可靠的碳排放数据库，用
于全寿命周期不同阶段的碳当量的量化计算。目前我国 GB/T 51366—2019《建筑碳排
放计算标准》的附录 A、C、D 中给出了常见能源、施工机械台班、建筑材料和运输

的碳排放因子，但作为精确计算碳排放的依据，仍显得不够丰富。国际上不同国家使
用碳排放数据库并不相同，美国使用的是 USLCI 数据库，欧盟使用 ELCD 数据库，
法国使用 BC 数据库。由于各个国家的技术水平、物价水平和产业成熟度不同，所以
不同数据库同一子目的参数值也不同，在进行全寿命周期减碳设计时，选用合适的数

据库进行计算十分重要。因此，通过试验测定不断更新和完善我国的碳排放数据库是
值得继续深入研究的课题。此外，随着计算机技术的发展和应用，在进行全寿命周期
减碳设计研究时引入 BIM(building information modeling）技术进行建筑结构模型输入
和计算分析。在传统 BIM 建模算量的基础上不断发展，将碳排放评估模型接入其中，

实现全寿命周期碳排放和全寿命周期成本自动算量。研究表明，通过 BIM 集成碳排
放评估计算的方式，建立材料、组件、装配、平面和建筑五级框架的装配式混凝土结

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