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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。专业英语译文可持续发展及结构工程师-可持续发展及结构工程师在今天的建筑市场，对高性能、绿色、可持续的，有领先能源与环境设计认证的建筑物的渴求已成为一个主要的推动力量。随着绿色建筑的发展被大肆宣传,结构工程师的角色在促进可持续发展建筑中已经大为减少，他们似乎仅仅是建筑材料的一个指示符,而不是一个可持续结构的设计师。结构工程专业真正的问题是面对绿色建筑进化成为一种集体意识的设计和施工，确定结构工程师应该扮演什么样的角色。答案很简单:由结构工程师需要强调良好的设计决策的贡献,并且这个决策可以影响结构的可持续性
2、。历史角度看看现在和未来的绿色建筑运动,必须要思考它是如何达到第一的位置。那里已经有如此多的言论关于这个要可持续、那个要绿色环保这些并不仅仅在建筑世界中，而是在生活的方方面面在今天，回忆绿色不是热点话题的时期有时变得很难。不过也不总是这样，而且它也没有一夜之间就发生。所以对环境的关注是什么时候开始的呢?纵观历史，总是会有那些赞赏和尊重自然的世界的人,但具有讽刺意味的是，他们因沉湎于自然而被替代，它实际上可能已经迈出一步共计约24万英里（386243千米）对于人类获得宝贵但脆弱的地球资源。英国的天体物理学家弗雷德霍伊尔将在1969年阿波罗11号任务中拍摄的照片标识成第一组地球照片，并说：“新的事
3、物已经发生，它将创造一个全球意识，一个关于我们的星球是一个独特而宝贵的地方的意识。在我看来，这个意识恰巧发生在人类第一步迈向太空的时刻绝不是一个巧合”(尼尔森2009)。一张图片确实胜过千言万语。自从19世纪60年代以来,真的有一些流行词、短语或对相关环境和人文科学的关注是非常好的。讨论已经从设计个人健康（污染）的空气质量，到水质（社区健康），到资源管理（负责环境），到专业术语“绿色”（对环境的保护），再到目前的景观可持续发展（对原有环境的保留）。展望未来,下一阶段可能是管理,或者说是对环境的管理。又一次,问题是环保运动正在不断的成熟。结构工程师的参与一个结构工程师可能会很好地问,“好吧,这为
4、什么对我很重要?“或许(我们希望),“我哪里适合这张照片?”甚至是“我可以做些什么呢?”要回答第一个问题就不能考虑关于全球变暖是否是一个真正的问题或者是否是对环境的世界末日的预测等这些细节。简单地说，就是对绿色建筑的需求在不断加大。国内建筑非住宅市场在2010年开始有了一个较大的低迷，对比2009年降低了16%，而对比2006年建筑峰值降低了64%但对绿色建筑的需求已经从2005年预估的2.5%的新建筑到2008年的12%，到2010年又增长到32%。而且截止2015年需求会预计猛增逾40%。一名环境保护协会的工作人员曾经说过，绿色建筑运动“并不像那些跳上甲板或当它跳上甲板时被抛在后面或被碾过
5、的鱼。”简单地说，它是一个不会过时的运动。至于结构工程师在可持续设计中的角色,用他们设计的建筑和带来的环境压力开头是比较好的。建筑在美国几乎占到40%的能源使用,而在交通和工业方面(和建筑物被绑定到这些地区)各约30%。美国建筑也占用了国内电力消费总数的65%,国内总温室气体排放的30%,近1.36亿吨(1.23亿吨)的每年基础建设浪费,和饮用水使用的12%。建筑结构工程师的设计对各地区的水资源消耗、垃圾产生、能源使用和气体排放等都有重大影响。当然,建筑系统对环境的影响比对结构设计的影响更大。随着时间的推移照明和空调系统使用了建筑的大部分能源，而结构系统的影响开始相对低和不增加建筑物的生命。然
6、而,随着HVAC、照明、和其他建筑系统变得越来越更有效地利用能源,相对于那些系统结构架系统的环境影响实际上会增加。能源和环境设计中的结构、材料及领导能力这一趋势并不被绿色建筑的社区否认，每一个评级系统，标准，与生命周期分析工具包括考虑结构性框架系统和材料。一个可能与评级系统同步的开始，领导的能源和环境设计，这是最知名的绿色建筑项目。大部分社区设计中一般公众所占的百分比越来越多，熟悉的什么是LEED程序，有无数的演讲、文章和网站可以描述程序的内部工作原理。简而言之，它是一种描述性评级系统，制定的点或学分使用各种绿色材料和实践的建筑工程。LEED认证如果一个项目得到40分，50分LEED银，60点
7、对金和80点铂。能源与环境建筑认证材料和参考资料部分主要集中在三个主要领域:再生内容和重用的材料、区域材料,和博科生物内容。设计师的LEED结构性这座项目已积累了回收内容两个点的结果作为钢的高回收的内容。钢铁以及其他的材料可能也导致了地区材料获得学分,如混凝土。LEED项目与木构造系统通常获得认证的木头和/或可快速再生材料的学分。如果一个建筑保留的主要部分框架系统来自其先前的生活或雇佣从别处打捞材料、建筑重用或材料重用学分是可以获得的。最后,还有一个信贷建筑废物管理。(有趣的是,这一个提供点分流建筑工地垃圾填埋而不是减少工地浪费在第一个地方。本质上讲,这是在资料LEED是放在一起考虑,并分配列
8、表的材料对他们阈值(例如,实现10%可回收利用的内容得到一分,20%两个)。在这样做的时候,它创造了学分,最能发挥在所有主要结构材料,因为所有材料都有自己的可持续的品质。例如,对钢结构、能源与环境建筑认证体系信贷回收内容鼓励使用一个高度回收产品,有几个非常有吸引力的可持续的特点:1.美国的钢结构平均回收含量为93.3%,最高的建筑框架的材料,一个回收98%的税率也最高的建筑框架材料。与其他框架材料相比它有一个高强度重量比。在材料的重用方面它有一个巨大的潜力;而其他产品只能回收到一个低质量的产品,钢可以反复循环,重塑成新成员没有任何质量的降低。2.钢铁生产工艺实践优越的水资源管理:95%回收水率
9、没有使用外部排放,导致净消费少于每短吨70加仑(290L=t)。3.自1980年以来钢铁行业生产率因素的24个已经提高,每吨减少劳动时间12至0.5小时。自1990年它增加了材料强度40%36-50ksi(248211到344737kPa),自1980年以来减少能源用量的67%,自1990年以来减少碳足迹的钢铁(每吨)47%,自1990年以来降低能源强度(每吨)29%,获得美国环保署的一个最佳工业性能指示美国钢铁协会(AISI2008)。4.钢结构是在场外设施凭空捏造出来的区域,并竖起了现场,导致生成最小浪费现场(任何垃圾生成是完全可回收利用和再出售的)。5.钢结构建筑很容易解构,支持重用钢构
10、件。钢框架可以轻松集成的机械系统，降低天棚的高度,更少的建筑容积,和降低能源消耗。它还允许大的窗口区域,从而丰富的自然采光,更高的驾驶舒适性,并减少电力消耗。此外,钢外露使得不需要建筑装饰以及它们相关的环境影响。6.大部分钢铁的碳足迹与电气使用，有一个绝佳的机会来减少这种足迹使电力公用电网变得更可再生。对于所有这些因素LEED体系并不专门提供信贷,甚至它没有充分考虑这些因素。区域材料(MR-5)信贷就是一个很好的例子。如果10%的建筑材料是恢复/收获和制造500英里以内的项目网站信用奖励一个点。但在试图简化应用程序这样的信贷,LEED未能认出几个问题涉及区域材料:1.从摇篮到坟墓的生命周期的供
11、应链(或闭环制造)材料是不同的材料。信贷所编写,只给出了考虑源材料的生产过程中使用;它不考虑生命的终结的产品。如果一个产品的生命周期可以被回收到相同或类似产品在500英里的“处理”,那么同样的好处是获得好像一个新产品的制造材料采购从500英里以内的新项目网站。生命周期通过添加语言识别那些年迈体弱的使用的材料和记录当前的消费模式类似的回收利用的材料鼓励可持续利用将会获得物质的好处,项目的语言环境。例如,在500英里(805公里)的美国虽然没有一个钢结构厂项目网站,电弧炉机(它使用回收废钢创建新的钢铁产品)500英里以内的几乎每一个点是美国本土48个州中,每一个这些钢铁厂收集废弃的半径范围内大约4
12、00英里(644公里)。换句话说,废流的程度,其最有效的使用。2.在当前LEED区域材料信贷已经存在大量关于解释术语“制造”混乱。问题是,是否所有制造阶段相对于最终的产品必须发生在500英里(805公里)的项目站点或是否只有最后的制造必须发生在500英里(805公里)的项目网站。这种混乱,加剧了通过允许按重量计算分数信贷。一个简单的解决方案是,允许这种混淆的分数计算系统上执行要么体重或成本基础。以这样的方式,如果原料采购和最终生产占了70%的成本和发生在500英里(805公里)的项目,为当地创造就业机会和经济效益,那么70%的产品的价值(减少,如果不是所有的原料都是来自500英里范围内的采购项
13、目所在地)包含在最终的计算区域的内容。3.该草案信贷打算支持当地社区和任意定义了从工程项目的工地为500英里(805公里)的当地社区。但在许多地区和国家、原材料生产所需产品不是可以在500英里(805公里)范围内的项目网站提取,收获,或者这些原材料的复苏可能只占很小一部分比例的劳动条件生成最终的产品。该草案是不鼓励当地制造业的信贷支持大型中央制造设施接近采购的原材料,从而产生消极影响的当地社区，这个意想不到的结果。4.美国的商务条款的宪法保证国家之间的贸易自由流动。采用LEED要求一个政府管辖非政府项目可能引发的法律挑战的基础上,隐含限制采购的原料超出500英里(805公里)的范围内。在许多情
14、况下法院推翻过区域贸易限制,即使他们只涉及整个产品的一部分supply-Dean牛奶公司诉麦迪逊市、Nat缔约、固体废物管理协会、诉特许公司的韦恩、布雷默诉Rebman等等。在布雷默Rebman诉案中,法院认为“这方面，任何地方的监管,或其必要的操作,否认了平等的市场里一个状态,当应用到人与产品或产业的其他州,州际商务直接负担的州之一,因此是无效的。”5.虽然初衷的信贷已被修改为专注于当地社区的支持,行话还提及了500英里(805公里)运输距离在最初的区域材料信贷。这条500英里(805公里)的范围内,没有考虑各种运输方式如铁路和水路,大约四倍的效率比卡车运输。而最重要的是,指定的距离500英
15、里(805公里)是有争议的。当然,这是站在钢铁行业的角度。其他材料也许相同或不同的投诉或赞美关于各种学分。这一点,再一次,是这一制度并非完美无缺,在它做什么和不包含,也不是完美的角度衡量各种信用及各方面的互相对抗。这表示,LEED就成为带来的环境影响建筑焦点,鼓励更环保设计和施工实践,和一般推动绿色建筑的前进。材料的选择或框架设计采用LEED方法的结果是结构工程师都集中通过选择材料来获得学分协助整体项目获得更高级别的认证。当然,选择适当的结构材料并不是一件坏事,但当涉及到可持续性它已经导致了一部分人结构工程师目光短浅。一个可持续的结构不是一个结构最可持续使用的材料,但它是一个结构中使用优化设计
16、过程中对最大可持续效益所选的材料。对于一个结构工程师,可持续性应该更多关于材料设计比的选择。LEED认证程序本身是认识到这是它的演变。下一版本的LEED指南计划在2012年出版。在这个版本的第一份草稿,区域资料修改后不再适用于结构材料,结构材料的回收利用信贷被更改成为一个先决条件。第二稿进一步修改,以恢复这些信贷机会的整体结构部分作为一个信贷路径的名单有多个选项。最终草案如何定义结构材料还有待观察。在下一个版本下不管发生什么事,LEED体系结构工程师的角色一直都应该继续优化结构框架系统,而不只是优化指示符的材料。生命周期分析方法之一是在LEED信用体系下使用链路容量调整方案技术。从历史上看,L
17、EED已经采取了说明性方法以达可持续性;链路容量调整方案技术分析一个带。传统上,链路容量调整方案技术量化对环境造成的影响的产品,比如,钢结构。当涉及到建筑材料尤其有用,因为不像正在进行的建筑系统,一旦安装建材,他们的环境足迹就建立。其次它影响建筑操作,如热容量和热桥接,通常被视为系统构建的一部分。对产品链路容量调整方案的开头研究由功能单位决定;以钢铁为例,一吨是一个适当的功能单元。接下来,一个生命周期库存(LCI)的基础上采用功能单元。一个LCI基本上是一个环境库存产品;它为产品在供应链提供了输入和输出定义之间的边界。对于钢结构、LCI产品通常被认为是当产品发布给制造者或钢铁服务中心时从收集废
18、品到出厂的产品。输入将包括制作钢材的材料、能源和水，输出将制造过程中发出的包括二氧化碳和其他温室气体、固体废物、水。最后,环境影响方面的价值,是从LCI收集的数据的基础上匹配该材料的重要性。从这个价值,产品对环境的影响,可以确定类别,如全球变暖、酸雨、富营养化、和污染的潜力,以及初级能源需求。为这项建筑工程,各种产品所有的LCI/LCA技术的中被使用的建筑结构结合起来,创造一个整体LCA的建筑。然而,不仅是产品链路容量调整方案技术需要包含。建筑工程的影响还需要包含在雷伯氏先天性黑内障。对于一个产品,如钢结构,这将包括影响相关运输、制作和安装。实际上,边界的分析需要扩大从大门的磨坊,包括所有的活
19、动导致这个项目的完成。在LCA建筑中，设计的结构框架体系将对影响最小化中标识起到重要作用。对于一个结构性项目,这不仅意味着材料最小化的吨位项目中使用也意味着最小化的碎片数量作为一种减少钣金工厂和安装操作。此外,正确选择湾大小和部分长度有可能减少浪费材料数量,降低项目的环境影响。附加材料之间的权衡和选择还需要考虑诸如拱或加厚或加劲肋板。、这些LCA评价需要在实际的设计模型基础上得出。遗憾的是,当前的可供设计师使用的LCA工具并不是基于实际的设计而仅仅是评估人员基于标准的程序集和湾大小。它同样重要的是认识到,对于建设LCI产品和业务，LCA可能不使用最新的、准确的数据。几个LCA估计仍然使用世界平
20、均水平为钢结构LCI而不是国内平均水平。超过90%的使用的钢结构在美国国内生产,所有国内货品由废品基础电弧炉生产,这导致了夸张的影响的因子计算2到3。建筑物的界限LCA也必须仔细考虑。LCA结束伴随建筑的结束吗?贯穿建筑物生命周期它是否也考虑在操作期间建筑的能耗吗？它是否考虑建筑解构和产品的处理和回收？换句话说,链路容量调整方案技术都不是一门精确科学。但是他们可以为建筑的环境足迹提供一个通用的图片。当应用相同的标准和方法,他们可以给一个如何选择比较建筑设计和建筑材料的好主意。设计优化、协作和建筑信息模型科罗拉多州立大学研究论文“绿化钢结构设计、制作、安装:一个案例研究国家可再生能源实验室的研究
21、支持设施项目”出版于2010年(Guggemosetal.2010年)对结构工程师的角色和可持续性进行了研究和改进,可以同时用在设计和制造过程中,以提高可持续项目的结果,以下结论对于设计活动：1.在钢结构团队中建立直接的通信线路:项目团队同意DB(设计)合同协议更有利于项目而不是一个传统的德(design-bid-build)模型会。然而,在钢结构团队参与者中包括结构工程师、钢铁绘图者、制造者,安装工,交付方法是劣质的合同。主要的问题是,并不是所有钢结构的项目团队成员之间都存在直接的通信线路，这引起一系列的低效的交互,其中一个是不必要的延迟时间和处理请求信息(系统)。综合钢铁交付方法一个潜在的
22、好处是将储蓄在文书上,时间和相应能量系统对于较小的设计问题。重要的是,系统仍将需要对问题,影响到项目的预算和进度。较小的设计问题,然而,可以在短短几小时或几天内回答(有时需要几周)。节省的时间相当于节省金钱、资源和能源。2.确保尽早参与肌和杜撰的钢铁设计过程:制作者和安装为设计过程提供了一个独特的视角,因为他们能够预见设计问题,其他的团队成员可能认识不到。关键利益相关者参与早期的项目的设计允许整体设计决策和通过解决在一个项目工作生命的的机会问题。3.使用适当的技术:解决方案,比如建筑信息模型(BIM)可以极大地增强的一个项目的可持续性。未来不仅是通过规定的和分析工具可持续性的测试,它也将被授权
23、代码。国际代码委员会的国际绿色建筑的代码(IGCC)将于2012年出版。像LEED,它包含一个部分专门材料,覆盖地面大致相同的还有使用阈值,尽管是在一个不同的方式。而不是给点或抵免为满足某些阈值在一个类别,当前版本的IGCC允许所有材料为在多个类别的阈值(使用的材料和回收,回收的内容,生物材料,和土著材料),然后添加了所有材料的贡献在所有这些类别来满足一个单一、整体百分比。效果是扔苹果、桔子和桃子放入筐篮填充到可以接受的水平。IGCC的当前化身还允许通过材料和整体建筑链路容量调整方案选路径的材料和资源,此外,绝不是确切的结果。很明显,在材料和资源方面突出的绿色评级系统、标准和规范所有类似的地面
24、覆盖。他们是相似的,在他们在重点选择材料的基础上,认为可持续的特点和正在采取更加分析,基于设计方法实链路容量调整方案技术。这将最终导致设计的重点专业从材料选择设计结构系统移动到尽可能最优和可持续。我能为“可持续”做什么吗？显然,一个人应该尝试在一个协作环境工作使用集成的建筑信息模型工具,除了简单地关注可持续材料选择和设计决策,优化选择材料的使用。再者,每个材料都有其可持续的优点和缺点。所有的树是绿色的,但有绿色产品是生产和处置取决于树木的收获和产品。也同样适用于钢铁、混凝土、或其他任何材料。一个绿色的结构框架系统不仅是关于物质本身。这是一个协同设计过程，对于钢铁建筑，包括制造商早期过程、因为他们可以用他们的经验来寻找一种使总成尽可能高效的方法,减少了所需的材料、运输成本、和安装时间。这是关于如何运用建筑信息模型，这可以帮助以最有效的方式制定系统协调与其它建筑系统，避免在建造和昂贵的重新设计的意外,而且在一栋建筑减少可能所需的材料的数量。在一个非常真实的意义上说,作为一名优秀的结构工程师,一个结构工程师需要考虑的结构的设计每个方面。-