碳達(dá)峰碳中和是我國基于推動構(gòu)建人類命運共同體的責(zé)任擔(dān)當(dāng)和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求而作出的重大戰(zhàn)略決策，展示了我國為應(yīng)對全球氣候變化作出的新努力和新貢獻(xiàn)。建筑領(lǐng)域是我國資源、能源消費與碳排放的重點領(lǐng)域，節(jié)能降碳任務(wù)艱巨、潛力巨大。為加快推動建筑領(lǐng)域節(jié)能降碳，積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，我國陸續(xù)建立了1 N完整的政策體系，發(fā)布了《加快推動建筑領(lǐng)域節(jié)能降碳工作方案》等重要政策文件，對推進(jìn)建筑領(lǐng)域碳排放統(tǒng)計核算與綠色低碳建造，具有極其重大的理論意義和實踐指導(dǎo)價值。
混凝土結(jié)構(gòu)作為我國應(yīng)用最為廣泛的建筑結(jié)構(gòu)體系之一，在建筑領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的地位。然而，混凝土建筑在建造過程中需要消耗大量的水泥、鋼材等高碳排放建筑材料，形成了環(huán)境保護(hù)的巨大壓力。從頭而論，建筑設(shè)計階段決定了建筑材料的種類和用量，決定了建造方式及運行階段的各項性能與參數(shù)，實際上直接或間接對建筑全生命周期近90%的碳排放量有至關(guān)重要的影響。為此，以設(shè)計為切入點，深入研究混凝土建筑的碳排放特征與節(jié)能降碳技術(shù)路徑，是抓住了建筑領(lǐng)域低碳可持續(xù)發(fā)展的牛鼻子。
近年來，建筑領(lǐng)域碳排放的相關(guān)研究備受行業(yè)關(guān)注。全球范圍內(nèi)，從建筑碳排放的計算方法、案例分析與低碳設(shè)計等方面開展了大量的基礎(chǔ)性研究、應(yīng)用與標(biāo)準(zhǔn)化工作，國內(nèi)外先后發(fā)布了GB/T 513662019《建筑碳排放計算標(biāo)準(zhǔn)》及BS EN 15978：2011等標(biāo)準(zhǔn)，配套了Gabi Build�睮t、BEES、PKPM�睠ES等建筑領(lǐng)域碳計算與分析的專門性軟件，為加快建筑領(lǐng)域節(jié)能降碳工作奠定了良好基礎(chǔ)。與此同時，圍繞混凝土建筑隱含碳排放的研究與應(yīng)用仍存在明顯不足：首先，碳排放計算模型的工程適用性有待提高，碳排放因子基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫亟須完善，與現(xiàn)行工程計量及計價體系的銜接等方面尚有較大的工作量；其次，工程案例碳排放計算與分析受限于計算邊界、計量方法與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，行業(yè)碳排放基準(zhǔn)值的確定十分困難，加大了在設(shè)計階段早期完成碳排放預(yù)測的難度，形成對材料、技術(shù)與建筑低碳評價工作的阻礙；最后，建筑設(shè)計過程低碳化評判缺乏系統(tǒng)化的量化指標(biāo)、實際工作中技術(shù)堆砌帶來的低碳夸大等問題十分普遍，從低碳材料、低碳構(gòu)件、低碳技術(shù)到低碳建筑的系統(tǒng)性設(shè)計方法尚處于起步階段。
本書作者在建筑結(jié)構(gòu)碳排放計算、評價與低碳設(shè)計等方面有深刻的理解和研究基礎(chǔ)，承擔(dān)相關(guān)科研項目十余項，發(fā)表高質(zhì)量學(xué)術(shù)論文數(shù)十篇，曾出版《建筑工程碳排放計量》（十四五國家重點出版物出版規(guī)劃項目碳中和綠色建造叢書子目），并主編或參編黑龍江省《建筑全過程碳排放計算標(biāo)準(zhǔn)》、國家標(biāo)準(zhǔn)《城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳計量核算標(biāo)準(zhǔn)》、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《裝配式混凝土預(yù)制構(gòu)件碳排放計量與核算標(biāo)準(zhǔn)》等多項標(biāo)準(zhǔn)，主要成果榮獲2023年度黑龍江省科學(xué)技術(shù)獎成果轉(zhuǎn)化一等獎。在長期潛心研究的成果支撐下，本書以混凝土建筑碳排放為研究對象，在總結(jié)分析國內(nèi)外政策措施、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與研究成果基礎(chǔ)上，從碳排放計算方法入手，依托工程案例大數(shù)據(jù)分析，厘清碳源與技術(shù)指標(biāo)，構(gòu)建了混凝土建筑的隱含碳排放預(yù)測模型，從混凝土材料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)三個層面，結(jié)合人工智能算法建立了低碳設(shè)計方法體系，從而為混凝土建筑的低碳設(shè)計與評價提供指導(dǎo)。
全書共分為7章，第1章介紹了全球建筑領(lǐng)域碳排放現(xiàn)狀、相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)情況及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；第2章整理了混凝土建筑隱含碳排放計算的理論框架，基于物料消耗和分項工程建立了實用計算模型及不確定性評價方法；第3章給出了混凝土建筑隱含碳排放指標(biāo)的統(tǒng)計方法，研究了低層、多層與高層混凝土建筑隱含碳排放的統(tǒng)計特性；第4章以機器學(xué)習(xí)算法為核心，基于數(shù)據(jù)處理、模型創(chuàng)建與實例分析提出了適用于早期設(shè)計階段的混凝土建筑隱含碳排放智能預(yù)測模型；第5章以混凝土材料為對象，集成機器學(xué)習(xí)與智能優(yōu)化算法建立了配合比的低碳優(yōu)化設(shè)計方法；第6章提出了混凝土構(gòu)件的低碳優(yōu)化設(shè)計算法，并以框架柱、簡支梁和連續(xù)梁為對象開展了實例研究與影響因素分析；第7章聚焦混凝土結(jié)構(gòu)的低碳設(shè)計，通過實例研究分析了對比設(shè)計法與優(yōu)化設(shè)計法實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)降碳設(shè)計的可行路徑與潛力。
本書由寧波大學(xué)張孝存、哈爾濱工業(yè)大學(xué)王鳳來和廣東工業(yè)大學(xué)劉凱華合著，具體分工為：第1章，張孝存和王鳳來；第2～3章，張孝存；第4～5章，張孝存和劉凱華；第6～7章，張孝存。全書由張孝存負(fù)責(zé)統(tǒng)稿，王鳳來和劉凱華進(jìn)行內(nèi)容校對。本書由國家自然科學(xué)基金項目基于低碳指標(biāo)的混凝土結(jié)構(gòu)可持續(xù)性設(shè)計與評價方法研究（編號52108152）、浙江省自然科學(xué)基金項目建筑碳排放定額計算方法與低碳量化評價模型研究（編號LQ22E080001）和寧波市自然科學(xué)基金項目基于機器學(xué)習(xí)的城市居住建筑物化碳排放指標(biāo)分析與特征研究（編號2023J073）資助。本書引用了大量的國內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)，在此向文獻(xiàn)作者表示衷心感謝。本書撰寫過程中，寧波大學(xué)陳海亮、徐龍等也做了一些輔助性工作，在此一并表示感謝。
本書以混凝土建筑的碳排放計算方法、統(tǒng)計特征、預(yù)測模型及低碳設(shè)計體系為著眼點，理論研究與實例分析相結(jié)合，組織脈絡(luò)清晰、內(nèi)容體系完整，適用于土木工程等相關(guān)專業(yè)高等院校、科研單位及建筑企業(yè)的相關(guān)人員參考使用。由于作者水平有限，書中難免存在不妥之處，懇請廣大讀者及時反饋相關(guān)問題與建議，幫助不斷完善本書內(nèi)容，為建筑領(lǐng)域低碳可持續(xù)發(fā)展共同努力。