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结构工程师与气候变化

发布日期:2018-07-08|千赢国际娱乐小编
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  人为(人为的)温室气体(温室气体)排放到大气中,特别是二氧化碳,青岛千赢国际正在对地球的气候和海洋造成巨大的变化。这些变化在联合国政府间气候变化专门委员会编写的权威和全面报告中作了详细说明。通过建筑建设和建筑使用,建筑业对环境的贡献几乎占美国人为碳排放总量的40%。随着新的建筑运营系统变得越来越节能,具体碳影响对包括结构框架在内的整体碳方程的相对贡献变得越来越重要。ASCE SEI可持续发展委员会的新技术报告,结构材料与全球气候:结构工程师碳排放的基础指出结构工程师如何通过知情的设计和高效的结构,在减少建筑业总排放量方面发挥关键作用。以下文章对本报告进行了总结。

  气候变化基础

  图1.大气中的二氧化碳。由NASA/NOAA提供。

  图2.全球陆地-海洋温度。由NASA/NOAA提供。

  气候变化被定义为全球或区域气候模式的变化。青岛千赢国际自20世纪中后期以来,地球一直在经历着全球变暖影响下的全球气候变化。这主要是由于地球大气中的温室气体水平增加,其中最丰富的是二氧化碳(图1)自1900年以来,全球平均气温上升了1.5华氏度,其中大部分上升发生在过去40年(图2)气温的这种相对突然的上升正在破坏地球的天气系统,造成新的降雨和干旱模式,海平面更迅速上升,热浪更多,海洋酸化加剧,以及更高能量风暴的可能性。如果你看看过去三个冰川循环中大气中的二氧化碳水平,就可以看到同样的趋势。

  建筑物对气候变化的贡献

  建筑物对环境的影响分为两类:使用寿命期间发生的操作影响和建筑、翻新和拆除期间发生的具体影响。虽然实际影响通常被假定占总影响的20%或更少,其余80%以上的建筑作业,但这些百分比的崩溃可能是误导的。首先,它们是基于50年或更长的建筑寿命,许多建筑物在达到这个年龄之前要么被翻新,要么被拆除。第二,建筑正在变得更加节能,并努力实现净零能源利用。因此,具体的影响正变得越来越重要。

  我们不仅必须减少建筑作业的排放,而且还必须减少实际影响。与物质相关的温室气体减排将在最需要的时候对气候变化产生短期影响,而运营能源改善导致的减排将在几十年内展开。结构工程师需要意识到他们的设计决策所体现的碳影响,并考虑减少排放的设计选择。通过使用生命周期评估,结构工程师可以量化他们设计的结构对环境的影响。有关更多信息,请参阅ASCE-SEI技术报告。

  结构材料贡献

  下文简要介绍了与主要结构材料有关的气候变化影响。同样,ASCE-SEI技术报告载有更多信息。

  混凝土

  所有混凝土共有的四个基本组成部分是胶凝材料、水和粗细集料。虽然胶凝材料在混凝土配合比设计中所占的比例最小,但当它是普通硅酸盐水泥时,其碳足迹约占其碳足迹的90%。这一高贡献可归因于硅酸盐水泥的制造所需的能源,以及与石灰石转化为水泥有关的称为煅烧的化学反应。其它胶凝材料如矿渣、水泥、粉煤灰等也普遍使用,大大减少了碳足迹。混凝土生产中的其他工艺(采矿、碎石和运输骨料/水泥)造成了混凝土碳足迹的剩余部分。

  钢

  美国消费的大部分结构钢都是在国内生产和制造的。它是由两种方法之一:电弧炉(EAF)或碱性氧气炉(BOF)之一产生的。大多数钢的碳影响来自于所使用的制造工艺。电弧炉过程产生的二氧化碳排放量占转炉过程的一半。原因之一是电弧炉使用的原材料中回收的含量高(超过90%)。该工艺用于国内热轧结构钢和钢筋的生产,而空心结构型材和冷成形钢目前都是采用这两种工艺生产的。

  木料

  木材“隔离”碳;当树木生长时,青岛千赢国际它们会将空气中的二氧化碳转化为木材纤维。只要木纤维保持原状,碳就储存在里面。当它燃烧或衰变时,碳就会返回大气层。木材的碳影响来自采伐、碾磨、运输和森林管理。森林管理做法的作用难以量化,是目前研究的主题。

  减少建筑物对环境的影响

  减少个别结构材料的碳影响的战略在ASCE SEI可持续性委员会技术报告中讨论。除了针对具体材料的战略外,还可以采取更广泛的减少温室气体排放的办法,包括:

  减少材料数量

  减缓热桥

  利用结构作整理

  基于性能的设计

  使用替代结构系统,而不是通常用于特定建筑类型的结构系统

  利用功能等效材料

  采购打捞材料

  解构设计

  所有这些战略,无论是在物质层面还是在建筑层面,都必须从整体角度出发,才能产生最有益的影响。青岛千赢国际设计师需要考虑设计决策的环境权衡,以及策略提供的潜在节约量以及这些节约的时间框架。

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