世界上**級的建材是木材

2014-03-29來源:上海荀勒建材熱度:18224

某年10月初的一天,天空中布滿了陰云, 倫敦東區(qū)Shoreditch一處公寓高樓的工地上,一個男人正圍著地基打轉,他就是建筑師Andrew Waugh。1940年9月7日至1941年5月10日期間,德國對倫敦發(fā)動76個晝夜的轟炸,超過4.3萬名市民死亡,并有約10萬幢房屋被摧毀。倫敦因此成為第二次世界大戰(zhàn)期間遭受轟炸最為嚴重的城市之一,Shoreditch地區(qū)受損嚴重。“城市重建,這就是德國空軍給倫敦的見面禮。”Waugh說——幾十年時間里Shoreditch的建筑慢慢腐爛,沒有人理睬。可是最近這塊被人遺忘的區(qū)域卻重新恢復了活力。夜總會、技術創(chuàng)業(yè)公司紛紛在此落戶,因為這里房租廉價,隨后這里的居民也漸漸多了。一起來到這里的還有建筑師、城市規(guī)劃師和工程師,許多人是慕名前來瞻仰一座高聳的建筑,也正是Waugh繞圈的建筑。

這棟建筑名為Stadthaus,是Waugh和合作伙伴Anthony Thistleton聯(lián)手設計的作品,從外觀上看這座九層樓房并沒有什么特別的亮點。灰白色的外墻基色很好地與倫敦陰沉的天空融合,但是這座建筑的內部卻大有乾坤——相較傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構,這座建筑的地面、天花板、電梯井乃至樓梯井完完全全是木質結構。

 

木材不是普通的木材,為了能夠支撐起整棟樓的重量,設計師選用了一種名叫交錯層壓木材(CLT)的材料來提供足夠的強度。這些木板厚約半英尺(15.24厘米)。制作方法是將幾層平行放置的板條垂直重疊,用膠合劑粘牢就形成了鋼鐵一樣強硬的材料。“與傳統(tǒng)木框架設計相比,這種結構更類似預制水泥。”Thistleton說。許多工程師都叫這種材料為“打了類固醇的膠合板”。

這棟建筑于2009年正式開放,到目前為止,Stadthaus都是全世界**的現(xiàn)代木質建筑,隨后CLT材料建造的高樓在全球各地紛紛豎立。2011年,挨著Stadthaus,Waugh Thistleton又修建了一棟7層木質公寓樓,建筑結構參照了加拿大Prince George的一棟90英尺(27.4米)高的木質建筑。2012年,Stadthaus的世界**木質建筑的桂冠被墨爾本一棟10層木質公寓奪去,這座建筑叫做Forté。

木材即是可再生資源,又是一種碳匯渠道

更高的木質建筑還在規(guī)劃中,瑞典當局已經批準了在首都斯德哥爾摩修建一棟34層的木質建筑;溫哥華建筑師Michael Green正在申請在溫哥華修建一棟30層的木質高樓。芝加哥建筑設計巨擘Skidmore, Owings & Merrill公司近日公布了一份可行性研究,內容是一棟大量使用CLT構建的42層高樓。

攀比誰會是下一個**木質建筑已經成為了設計領域的一項比賽,British Columbia大學木建筑設計和構造Frank Lam教授說。

那么為什么建筑界突然對木結構建筑那么感興趣?與鋼材或混凝土相比,CLT更便宜,組裝更便捷,由于CLT的表面碳化,這種材料也更耐火。CLT是一種可再生資源,樹木可以重復載重生長,可以有效吸收空氣中的二氧化碳,即便制成木材,還是能夠吸收二氧化塘碳。根據(jù)Waugh Thistleton的估算,Stadthaus大廈已經吸收了186噸碳,而要建造相同規(guī)模的大廈,所用鋼筋和混凝土在生產過程中會產生137噸二氧化碳。所以木質建筑總功能節(jié)省232323噸碳排量。

人口學家預測地區(qū)的城市人口數(shù)量在未來的36年時間里會翻倍。越來越擁擠的城市對更高建筑的需求越來越高。用CLT這種可再生資源和用鋼筋混凝土等不可再生資源,對環(huán)境健康的影響是巨大的。未來的建筑希望恰恰建立在人類最古老的建筑材料——木材上。

 

木質建筑讓大多數(shù)想到氣球(balloon)——更確切說應該是(Balloon frame 輕便木質龍骨構架)房屋,是一種19世紀中葉被引進的民居建造方法,具有重量輕、堅固的特點。(人們都說房子輕的能飄走)。這種建筑結構也被叫做“芝加哥構造”,因為芝加哥是**流行使用這種便宜簡單模式建造房屋的城市。低層建筑使用這種結構的確堅固,但是一旦樓層增加,很快建筑就無法承受巨大的重量崩塌。

這個難題困擾著19世紀晚期的建筑師,隨著城市發(fā)展底層建筑逐漸無法滿足要求。幸運的是,幾乎是同一時期,建筑師和工程師們相處了如何利用鋼筋和混凝土搭建高層建筑,這種高樓可以遠遠超過木質建筑的高度。

困擾木質建筑的又一大難題是防火安全,19世紀末期和20世紀初期,巴爾第摩、芝加哥和舊金山等大城市接連發(fā)生恐怖的城區(qū)大火,火勢橫掃好幾平方英里的木質房屋和公寓樓。這又一次重創(chuàng)了人們對木質建筑的信心。此后,城市立法者規(guī)定用于居住的木質建筑不能超過5層樓。

在20世紀**的幾棟摩天大樓里,幾乎全是鋼筋混凝土結構建筑。

但是在過去的20年里,建筑師和工程師開始重新構思使用木材作為建筑材料的可行性。20世紀90年代中期,奧利地政府資助了一家合資商業(yè)學術研究院開發(fā)一項新的項目——開發(fā)出結構更強的“工程用木料”,吸收奧地利過量的木材供應。結果就誕生了CLT——一種輕型超堅固材料,不但可以預制構件還能定制切割。

CLT交錯層壓木材之所以性能強悍,在于其垂直多層結構無論在垂直方向還是水平方向都有很好的強度,而普通木材僅僅在垂直方向滿足強度,橫向強度都偏弱。由于CLT采用多層更小的木梁合成,即便木材形狀奇怪、生節(jié),也可以制造,降低了廢物率。

在過去,設計先手繪出建筑草圖,完成的草圖再交給工程師,工程師將草圖中的線條替代為木梁或鋼板,圖紙會交給工廠,工廠將木料和鋼材切割、成型,一件一件地現(xiàn)場完成——整個過程耗時又昂貴,而且不精確。

現(xiàn)在,多虧有了電腦,建筑設計師可以用3D AutoCAD軟件設計,程序生成了材料規(guī)格會發(fā)送給機器人木材或鋼材加工生產線負責成型,精度可以到毫米。幾個工人在幾周內就可以生產出好幾個街區(qū)所需要的建材。Stadthaus所配備的木材耗去了四個工人27天,每周只上3天班。

CLT生產中采用的交錯層壓技術讓CLT成為建筑設計師口中的“打了類固醇的膠合板”。

1) 疊放

木梁,通常是云杉木,被一層一層依次疊放,每一層都與下一層正交(90°),形成一塊半英尺厚的多層木板。每層之間有薄薄的膠水層連接。

2) 壓成型

在巨大壓力下木板被擠壓到一起。

3) 打磨光滑

板材邊緣會被打磨光滑,如果需要更長的板,邊緣會被手動加工成鋸齒接口,用膠水相連,就能拼成長達78英尺(23.7米)的板材。

4) 切割

根據(jù)設計師或者施工團隊發(fā)來的3D數(shù)據(jù)文件,板材根據(jù)客戶要求的規(guī)格切割成型。

 

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