建筑基础全过程节能减排评价研究
1绪论
1.1研究背景与意义
当前，全球环境恶化巳经受到越来越多的重视，而其中一个十分重要的问题就是全球变暖。近一个世纪以来，全球气温总体呈现上升趋势，尤其是在进入80年代以后，全球气温上升更加明显。根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的第五次研究报告，1880-2021年，全球海陆表面平均温度呈线性上升趋势，升高了 0.85°C; 2003-2021年平均温度比1850-1900年平均温度上升了 0.78。C温室气体是造成全球气候变暖的主要元凶。2021年IPCC给出的气候评估报告指出，工业化至今，全球温室气体排放量逐年上涨，目前已有95%以上的把握认为气候变化是由于人类的行为所导致的。温室气体二氧化碳（C02)是最主要的人为碳排量，其在过去的近半个世纪里以前所未有的速度增长。人类过度的活动不仅会引发全球能源危机，同时会导致温室气体的过量排放，造成全球变暖，破坏地球的气候环境。报告同时指出，C02的排放主要来自于化石燃料的燃烧与水泥的生产，如图1-1所示。因此，推行建筑业节能减排是实现可持续发展的必要途径。就世界已知能源储备而言，煤炭储量能满足200年的需求，天然气储量能满足60年的需求，常规石油的储量能仅能满足约20年的需求[2]。能源危机已经成为了各国共同关注的焦点。我国能源资源总量较大，化石能源资源丰富。然而，由于我国人口基数巨大，人均能源资源拥有量较低。其中，煤炭资源人均拥有量仅处于世界平均水平的50%，而石油与天然气的人均资源仅为世界平均水平的1/15。再加上我国资源水平分布不均，大规模的能源资源开发难度大，需要投入大量的人力与财力进行能源输送工程（西气东输、西电东送、北煤南运等）的建设。
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1.2研究目的与方法
目前我国对于低碳生态建筑的已有研究大多数集中于以下几个领域：①对绿色建筑的评价。目前已有研究多数为定性评价，即使涉及定量评价也是为数不多的几个指标。评价方式缺乏量化的科学性。②新型节能环保建筑材料。大量的科研工作者将精力投入其中，也创造出了许多的新型建材。然而开发商面对新型建材的高额成本，往往是望而却步。③对建筑运营期能耗及碳排放量的测算。目前对建筑能粍及碳排放量的测算研究主要集中于建筑运营期内，且研究已较为成熟稳重。但全过程内的能耗及碳排放量测算研究仍处于起步阶段，尚不完善。因此，本文将研究重点集中于建筑地下结构，以能耗、C02排放量以及经济性三个指标作为考察标准，并运用全过程的理念与思想，建立建筑基础综合评价模型，将传统绿色建筑评价的定性研究转为定量研究，目的在于使得选择结果更具科学性。此外，将经济性评价作为测算指标之一，能够为开发商以及建筑业相关从业者提供更为真实有效的决策依据,消除开发商对绿色建筑成本偏高的顾虑。
2文献综述
2.1建筑节能减排相关综述
国外在建筑节能减排方面的研究已有了一定的积累与发展，众多学者在该领域的多个分支中都有了较为深入的研究。国内在建筑节减排方面起步较晚，但随着国家节能优先、结构优先、环境友好;可持续发展战略的大力推进以及对绿色建筑发展的众多优惠政策的出台，国内就建筑节能减排的研究也发展到了前所未有的高度。综合国内外现有的建筑节能减排研究，主要集中在以下几个方面，见图 2-1。英国在建筑节能评价方面走在世界前列，1990年，英国建立了世界上最早的建筑节能评估体系，即建筑研究机构环境评价法（BREEAM)。紧接着在1991年，英国又正式发布了第一版评估标准，并于1993年对该版本进行了补充，该版标准用于评价新建办公楼建筑的设计阶段节能。时至今日，该建筑节能评价系统已经扩展有5个版本，其评价对象涉及办公建筑、商业建筑、工业建筑等等[8]。绿色建筑挑战是由加拿大自然资源部发起的建筑节能评价方法，时至2000年10月，巳经有19个国家参与制定了该建筑节能评价标准。这套标准侧重于评价建筑的环境性能，从1998年至2000年，该版本的评价标准实现了对于新建、改建以及翻新建筑的评价全覆盖，研究内容包括办公建筑、学校建筑以及集合住宅，涉及的指标包括资源消耗、环境负荷、环境质量等等[9]。
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2.2建筑能耗与碳排量研究综述
国外在建筑能耗与碳排放领域的研究工作开始较早，在该领域也取得了一些较为突出的进展。研究的主要内容包括建筑材料的碳排放量测算与回收、建筑能源消耗的碳排放量化、以及建筑运营阶段的碳排放等。但大多研究还依旧停留在定性反面，能够对能耗与壤排量实现定量研究的还很少。目前，关于建筑碳排量测算的模型大多基于全寿命周期理论。Leif等学者将建筑全寿命周期分为建材生产一建筑施工一运行一拆除四个阶段[36]。而Cole又把建材生产划分为更为细致的三个阶段，即原材料生产一建材生产一建材运输[37]。GerillaGP、Bribian等人基于生命周期理论建立了缓排放的测算模型，但具体阶段划分与碳源归类不同[38]。Ambrose Dodoo等学者对建筑材料的CO2排放量进行了研究，从建筑材料的开采生产使用报废回收等各个阶段做了全面的对比分析，最终得出了木结构建筑相较于混凝土建筑能耗与碳排量低20%的结论[39]。ohn Holmberg等在研究成果中认为单一建筑的碳排放核算适宜从投入角度进行分析，而建筑社区的碳排放测算适宜从产出的角度进行分析。oshuaneifel从成本效益的角度分析了建筑全寿命内釆用低碳技术的经济性，研究发现，通过合理应用建筑节能技术，可以再原来基础上降低16%的碳排量[41]。
3建筑基础建造技术类型及特点分析.........22
3.1地基处理技术类型及特点........22
3.2常见的桩基建造技术类型及特点........27
3.3本章小结........30
4建筑基础全过程综合评价模型........31
4.1建筑基础的全过程阶段........31
4.2建筑基础全过程能耗与碳排量及成本计算规则........33
4.3能源与建材能耗及碳排放系数清单........38
4.4基于灰色周势决策的建筑基础建造方式综合比选........43
4.5模型应用重点难点分析........45
4.6本章小结........46
5实例分析........48
5.1典型地基处理技术综合评价实例........48
5.2桩基础综合评价实例........64
5.3本章小结........67
5实例分析
5.1典型地基处理技术综合评价实例
该地块位于杭州市佘杭区，拟规划建造多层农用住房。上部表层土为工业边圾、杂填土、素杂填土(厚度约为1~ 3m),下卧土层主要为软塑至流塑现实的饱和枯性土。将土体性状做简化示意如图5-1。土体上层为杂填土，中间为软塑现实的饱和软袖土，下层为枯性土，土层的性状参数见表5-1。地基天然承载力为/,=80 Pa。由土体提供的单桩承载力大于由桩身强度计算的单桩承载力，使桩的承载力主要由桩自身强度确定。为简化计算，取基底的面积为lOOm2，基础为条形基础b=3m，埋深为d=0.5 m。已处理后要求承载力为义辦=110 Pa为标准。由于该场地附近有较为密集的居民区，强务法施工噪音过大，施工方拟从其佘五种地基加固方式中进行选择，即振冲法、砂石桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、深层水泥搅拌法、高压喷射注聚法。
结论
全文从众多建筑节能减排研究中总结方法，并结合建筑基础建造的特点，从能粍、碳排量以及经济性三个方面建立了建筑基础建造方式综合评价模型。从建材生产、建材运输、建造以及拆除与废弃物处理四个阶段，分别对典型地基处理技术以及桩基础的能耗、碳排量与经济性进行了测算与比较研究，并运用多个工程实例，对建立的测算与比选模型的有效性、可行性及实用性进行了验证。通过本文的研究，得出了以下几点结论：
(1)本文对常用的建筑材料、化石燃料以及电力的能耗及碳排放系数进行了文献归纳与总结，给出了国内国外的众多数据，今后在研究中可根据案例具体参数，对数据予以选用，从而增加定量测算的准确性。
(2)通过对典型地基处理技术的能耗、碳排量及经济性的测算分析发现，水泥粉煤灰碎石桩法在能耗、碳排量及经济性三个方面均有较好的表现，而当经济性指标权重较高时，水泥土搅拌法的表现优于振冲法及砂石桩法。这是由于目前该工法较为成熟稳重，成本低廉。与钻孔灌注桩相比，预制管桩在评价的三个方面都有很大优势。一方面是由于预制桩的工厂化生产，能够大大提高建造效率，降低施工现场机械的能耗及碳排量；另一方面，预制管桩目前在我国已有十分成熟稳重的加工供应链，与钻孔灌注桩相比，能够更加有效的控制能耗、碳排量以及成本。
(3)整体来看，建筑基础的建造方法在全过程阶段对能耗以及碳排量影响最大的是其使用的建筑材料，其次是施工机械的效率。因此，在进行建筑节能减排时，应注重研发新建材、新技术、新机械。
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参考文献（略）