碳達峰碳中和是我國基于推動構建人類命運共同體的責任擔當和實現(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，展示了我國為應對全球氣候變化作出的新努力和新貢獻。建筑領域是我國資源、能源消費與碳排放的重點領域，節(jié)能降碳任務艱巨、潛力巨大。為加快推動建筑領域節(jié)能降碳，積極穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和戰(zhàn)略目標，促進建筑產(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《加快推動建筑領域節(jié)能降碳工作方案》等重要政策文件，對推進建筑領域碳排放統(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價值。
混凝土結構作為我國應用最為廣泛的建筑結構體系之一，在建筑領域占據(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)境保護的巨大壓力。從頭而論，建筑設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%的碳排放量有至關重要的影響。為此，以設計為切入點，深入研究混凝土建筑的碳排放特征與節(jié)能降碳技術路徑，是抓住了建筑領域低碳可持續(xù)發(fā)展的牛鼻子。
近年來，建筑領域碳排放的相關研究備受行業(yè)關注。全球范圍內(nèi)，從建筑碳排放的計算方法、案例分析與低碳設計等方面開展了大量的基礎性研究、應用與標準化工作，國內(nèi)外先后發(fā)布了GB/T 513662019《建筑碳排放計算標準》及BS EN 15978：2011等標準，配套了Gabi Build�睮t、BEES、PKPM�睠ES等建筑領域碳計算與分析的專門性軟件，為加快建筑領域節(jié)能降碳工作奠定了良好基礎。與此同時，圍繞混凝土建筑隱含碳排放的研究與應用仍存在明顯不足：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、計量方法與基礎數(shù)據(jù)的準確性，行業(yè)碳排放基準值的確定十分困難，加大了在設計階段早期完成碳排放預測的難度，形成對材料、技術與建筑低碳評價工作的阻礙；最后，建筑設計過程低碳化評判缺乏系統(tǒng)化的量化指標、實際工作中技術堆砌帶來的低碳夸大等問題十分普遍，從低碳材料、低碳構件、低碳技術到低碳建筑的系統(tǒng)性設計方法尚處于起步階段。
本書作者在建筑結構碳排放計算、評價與低碳設計等方面有深刻的理解和研究基礎，承擔相關科研項目十余項，發(fā)表高質(zhì)量學術論文數(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準》、國家標準《城鄉(xiāng)建設領域碳計量核算標準》、團體標準《裝配式混凝土預制構件碳排放計量與核算標準》等多項標準，主要成果榮獲2023年度黑龍江省科學技術獎成果轉(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，在總結分析國內(nèi)外政策措施、技術標準與研究成果基礎上，從碳排放計算方法入手，依托工程案例大數(shù)據(jù)分析，厘清碳源與技術指標，構建了混凝土建筑的隱含碳排放預測模型，從混凝土材料、構件和結構三個層面，結合人工智能算法建立了低碳設計方法體系，從而為混凝土建筑的低碳設計與評價提供指導。
全書共分為7章，第1章介紹了全球建筑領域碳排放現(xiàn)狀、相關政策、標準建設情況及國內(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章以機器學習算法為核心，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計階段的混凝土建筑隱含碳排放智能預測模型；第5章以混凝土材料為對象，集成機器學習與智能優(yōu)化算法建立了配合比的低碳優(yōu)化設計方法；第6章提出了混凝土構件的低碳優(yōu)化設計算法，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章聚焦混凝土結構的低碳設計，通過實例研究分析了對比設計法與優(yōu)化設計法實現(xiàn)混凝土結構降碳設計的可行路徑與潛力。
本書由寧波大學張孝存、哈爾濱工業(yè)大學王鳳來和廣東工業(yè)大學劉凱華合著，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。全書由張孝存負責統(tǒng)稿，王鳳來和劉凱華進行內(nèi)容校對。本書由國家自然科學基金項目基于低碳指標的混凝土結構可持續(xù)性設計與評價方法研究（編號52108152）、浙江省自然科學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）和寧波市自然科學基金項目基于機器學習的城市居住建筑物化碳排放指標分析與特征研究（編號2023J073）資助。本書引用了大量的國內(nèi)外相關研究文獻，在此向文獻作者表示衷心感謝。本書撰寫過程中，寧波大學陳海亮、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、預測模型及低碳設計體系為著眼點，理論研究與實例分析相結合，組織脈絡清晰、內(nèi)容體系完整，適用于土木工程等相關專業(yè)高等院校、科研單位及建筑企業(yè)的相關人員參考使用。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問題與建議，幫助不斷完善本書內(nèi)容，為建筑領域低碳可持續(xù)發(fā)展共同努力。