張菁
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1902年,美國辛辛那提市那座16層、高64米的英格爾斯(Ingalls)大樓建成時,幾乎沒人預(yù)感到一場變革即將到來。一些人甚至擔心它是否能撐到第二天,因為他們篤定,混凝土不可能被用來建高樓。但沒過多久,混凝土迅速取代了鋼鐵,成為20世紀最主流的建筑材料。
一個世紀后,人們準備好了迎接一場新的材料革命。不過引發(fā)革命的不是什么新奇材料,而是最古老的材料之一——木頭。
2009年,9層的灰色公寓樓默里·格歲夫大廈(Murray Crove)出現(xiàn)在倫敦街頭,這是高層建筑首次使用木材作為主要的建筑材料。隨后,從挪威到瑞典,從美國到加拿大,木構(gòu)高樓紛紛涌現(xiàn)。2016年,位于美國明尼阿波利斯的7層高樓T3落成,成為美國當今最大的大型木構(gòu)建筑;溫哥華不列顛哥倫比亞大學(UBC)的學生宿舍樓Brock Commons Tallwood House高53米,2017年建成時,創(chuàng)下了“世界上最高的木結(jié)構(gòu)建筑”的紀錄;這個記錄很快被2019年完工的挪威Mjostarnet大樓超越了,它高85.4米;盡管如此,斯德哥爾摩還在計劃修建一棟41層、133米高的木構(gòu)大樓Tratoppen。
01-02 Orsman Road 6,英國,2020年
by Waugh Thistleton建筑事務(wù)所
位于Orsman Road 6號的6層白色建筑是一棟混合木結(jié)構(gòu)辦公大樓。
建筑使用了鋼框架,以增強建筑的穩(wěn)定性。CLT的選擇更多考慮了靈活性。CLT構(gòu)成的輕質(zhì)的墻和地板,可以在建筑物內(nèi)重新調(diào)整或放置。每個空間只有兩根柱子,沒有支撐墻。主要的鋼結(jié)構(gòu)、木材均由螺栓固定在一起,覆蓋層、欄桿也設(shè)計成可拆卸的。
從而,建筑師創(chuàng)造了一個更靈活的建筑,讓其適應(yīng)眾多租戶的需求。不僅如此,該建筑在其使用壽命結(jié)束時,還方便拆除,實現(xiàn)了可持續(xù)性。
建筑外觀采用了白色外立面、玻璃幕墻,呈現(xiàn)出“包豪斯風格”,內(nèi)部則讓大量木材結(jié)構(gòu)裸露在外,呈現(xiàn)木材溫暖美觀的特性,創(chuàng)造一個舒適的內(nèi)部環(huán)境。
03 Miotstarnet,挪威,2019年by Voll Arkitekter建筑事務(wù)所這是一棟混合用途建筑,內(nèi)含公寓、酒店、游泳池、辦公室和餐廳。共18層,高85.4米,被建筑高度評估領(lǐng)域內(nèi)的權(quán)威機構(gòu)CTBUH評為“全球最高木結(jié)構(gòu)建筑”。
值得一提的是,該建筑的結(jié)構(gòu)也由CLT制成,包括電梯豎井、立柱和懸梁。
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木材的復(fù)興,主要是由對抗氣候變化這項使命推動的,它幾乎落在所有建筑師的肩上。顯然,木材是一種可持續(xù)材料,它在運輸制造時產(chǎn)生的碳足跡更少,而且可以吸收二氧化碳,而混凝土和鋼鐵則會造成大量的碳排放——混凝土造成的碳排放量占全球二氧化碳排放量的4%至8%。如果換成木材,有研究表明,建筑內(nèi)的二氧化碳將減少60%到75%。
但木構(gòu)高樓的流行,一定離不開工程技術(shù)的進步。在現(xiàn)代化進程中,木材逐漸被人們遺忘和拋棄,就是因為它不可能被用來建高樓——它不夠堅硬,無法充當高層建筑的結(jié)構(gòu),而且歷史表明,木構(gòu)建筑容易引發(fā)火災(zāi)。但現(xiàn)在不一樣了。
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04 Puukuokka,芬蘭,2015年by OOPEAA建筑事務(wù)所
Puukuokka是芬蘭第一座高層木構(gòu)公寓樓,憑借Puukuokka,OOPEAA建筑事務(wù)所贏得了2015年芬蘭建筑獎。
建筑由預(yù)制的模塊化CLT構(gòu)件組成,縮短了施工時間。CLT模塊的安裝時間,只有典型混凝土結(jié)構(gòu)的一半。
該公司表示,如果遵循芬蘭的建筑法規(guī),使承重結(jié)構(gòu)經(jīng)過涂層處理并裝配自動噴水滅火系統(tǒng),木構(gòu)公寓樓的防火安全性是類似的混凝土公寓樓的50倍。
現(xiàn)在流行的木材不是普通的木材,而是一種工程木材CLT(cross-laminated timber,交叉層壓木材)。和膠合木相似——由多層木板壓制而成,不同的是,相鄰木板的紋路均垂直相交,而不是都順沿一個排列方向——這讓木材的強度得到大幅提升。CLT常常以長3米、寬6米、厚50厘米的平板出現(xiàn),可以被用來制造墻壁、地板或天花板。
更讓人欣喜的是,這種材料具有耐火性。它能夠承受高達270攝氏度的高溫,而且這種大體量的材料,除非有持續(xù)性的火源,否則很難被點燃——這和粗樹枝總是不太容易點燃是一個道理。它受熱后的表現(xiàn)甚至好于混凝土和鋼材。2017年高層木建筑委員會(Committee on Tall Wood Buildings)在弗吉尼亞州消防研究實驗室進行的防火測試表明,火自然熄滅后房子的木結(jié)構(gòu)并未受損,但在這種情況下,混凝土反而會剝落,鋼鐵則會失去強度。為了徹底打消人們的顧慮,建筑師還傾向在CLT的表面澆筑混凝土或其他防火涂層。
不過,盡管CLT有這些特性,也并非所有人都相信木材取代混凝土成為主要的建筑材料會成為現(xiàn)實。除了強度和防火性以外,木構(gòu)高樓還有其他需要克服的問題。
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05 Terrace House,加拿大,仍在建設(shè)中
by坂茂建筑事務(wù)所
這座19層的混合木結(jié)構(gòu)塔樓位于溫哥華,與建筑師Arthur Erickson設(shè)計的地標建筑長青大廈(Evergreen Building)相毗鄰。
除了創(chuàng)新性地使用了CLT作為建筑材料,建筑的外觀也很特別。它采用了三角形結(jié)構(gòu),使用天然材料和大尺度玻璃幕墻,以向Arthur Erickson致敬。
06 KaIstaden,瑞典,2019年by穆勒建筑事務(wù)所
Kajstaden是瑞典最高的木構(gòu)建筑。這座8.5層高的公寓樓完全由木材建造而成,木材用機械螺釘固定,可以拆卸并重新使用。每層樓都在短短3天內(nèi)建成。
事務(wù)所表示,木材取代混凝土的方案,在建筑物的使用壽命中,可節(jié)省550噸二氧化碳。建筑被深色木材外墻包裹著,該木材是染色的熱木(一種經(jīng)過加熱處理以提高耐候性的斯堪的納維亞軟木),它們與建筑內(nèi)部墻面的天然木板形成鮮明對比。同時,建筑還采用了八角形的形狀和交錨的屋頂。這些都讓建筑物顯得不沉悶。
每個樓層上有4套公寓,大小從1到5個房間不等。為了最大化景觀和自然采光,所有起居室都可以俯瞰海港。
有技術(shù)層面的,比如抗風能力。橫向風力是摩天大樓設(shè)計時必須考慮的因素,畢竟海拔越高,風力就越大。從抗風角度來說,大廈當然越重越好,但相比鋼材,木材還是太輕了^它真的能用來建摩天大樓嗎?摩天大樓至少要有100米高(按照建筑物信息數(shù)據(jù)庫機構(gòu)安波利斯標準委員會的標準),這超過了大多數(shù)建設(shè)和規(guī)劃中的木構(gòu)建筑的高度。所以混合木結(jié)構(gòu)是許多建筑師選擇采用的解決方案,也就是說,他們設(shè)計的木構(gòu)建筑仍然擁有一個傳統(tǒng)的鋼筋混凝土內(nèi)核。完全的木結(jié)構(gòu)摩天大樓,似乎只是理想。
還有法律問題。在一些國家,政策逐步放寬,就在今年,澳大利亞將木構(gòu)建筑的允許高度從3層增加到了8層。但另一些國家卻引入了更嚴格的法規(guī)。比如英國,在2017年格倫費爾大火之后,政府規(guī)定任何高度超過18米的新建筑物的外壁均不得使用可燃材料,最近,政府還打算將這項禁令擴大到所有高11米以上建筑物。
但這不會澆滅一部分建筑師對該材料的熱情。他們認為,設(shè)計木構(gòu)建筑不應(yīng)該是為了技術(shù)炫耀,而應(yīng)該是出于環(huán)保。
而且,木構(gòu)建筑還有許多意想不到的優(yōu)點。首先,它建造的速度更快。因為CLT可以預(yù)制,可以先在工廠被切割成精確的尺寸,再在現(xiàn)場完成組裝,而混凝土,每鋪一層都需要等待幾周使它干透;其次,施工對周圍居民產(chǎn)生的影響更小。因為木構(gòu)建筑的重量輕(相當于同等尺寸混凝土建筑的1/5),不需要額外澆筑龐大的混凝土地基,這減少了修建時產(chǎn)生的噪音;再者,它便于運輸。有建筑師做過計算,運輸鋼筋混凝土建筑材料所需交通工具的數(shù)量,是運送木構(gòu)建筑材料的5倍。
用默里·格羅夫大廈的設(shè)計者Waugh Thistleton(也是木構(gòu)建筑的推行者)的話說,木材取代混凝土,“這不是短期或長期的時尚。這不僅是可行的,而且勢在必行。”