“树屋”设计到80层了 木材也能建摩天楼?

得益于新技术,建筑师可以用木头这种古老的材料建造更高的建筑了。阿姆斯特丹的一座 21 层、73 米高的建筑预计将成为世界最高的木结构建筑。这座建筑名为“HAUT”,由荷兰建筑公司 Team V Architectuur 设计建造,是阿姆斯特丹减少碳足迹又一个尝试,计划 2017 年开始动工建设。

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这座建筑名为“HAUT”,由荷兰建筑公司 Team V Architectuur 设计建造。

在 HAUT 之前,加拿大的一栋学生宿舍可能会短暂地占据世界最高木结构建筑这一头衔。这栋 18 层的学生宿舍位于英属哥伦比亚大学,名为“Brock Commons”,预计将在 2017 年完工。

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在还没有动工的建筑中,有建筑师已经开始设计木结构的摩天大楼。今年初,瑞典建筑公司 Anders Berensson Architects 公布了斯德哥尔摩最高建筑的一个概念设计图。这座名为 Tr toppen(瑞典语,意思为 the treetop)的 40 层、133 米高的公寓。仿佛难度还不够大似的,设计师让这座建筑的外墙全部由木制“数字”覆盖。

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根据《经济学人》报道,目前世界上最高的木结构建筑,是位于挪威卑尔根市(Bergen)的 14 层高公寓。

自古以来,木材在建筑中广泛使用,除了材料本身纹理、气味、材质的美感,木材是一种经典、实用的建筑材料。对于相同体积的钢筋混凝土结构,使用木材的话重量只有前者的四分之一——结构轻盈,意味着地基可以打得更小。

另外,木材也是一种环保材料,是“沉降”二氧化碳的天然物质。因为运输钢筋水泥建筑的运输重量相对更大,制造的碳足迹更多。根据美国建筑公司 SOM(Skidmore, Owings & Merrill)的研究,使用一种名为“由混凝土接合的木框架”(Concrete Jointed Timber Frame)的木材,代替钢筋水泥结构,碳足迹可以减少 60-75%。这种木框架使用大量木材作为主体结构,并在结构的高压力部位辅以钢筋混凝土进行衔接。

不过现在钢筋水泥还是在建筑界的占据绝对优势地位。一个不难想到的原因是木材的强度问题。不过近年来“工程木材”在技术上获得了很大的进步,例如“交叉复合木材”(cross-laminated timber ,即 CLT)这种创新建材,将多层木材以合适角度用胶水粘合,让木结构变得更加稳定坚固。

上个月,俄勒冈州立大学和建筑公司 SOM 合作进行了一个实验,展示了这些工程木材的坚固程度。在这个视频当中,你能看到一块 11 米* 25 米的“由混凝土接合的木框架”木材被架起来,不断加大承重,最后到 37.2 吨才咔嚓裂了一个口子——这是实际试用限度的 8 倍。

剑桥大学和建筑公司 PLP Architecture 也在设计一座更雄心勃勃的建筑。他们计划建造一个 80 层、300 米高的一座摩天大楼,名为 Oakwood Tower,如果成功建造,将会成为伦敦第二高建筑。

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那么蛀虫和腐蚀怎么处理呢?“如果你不照看好,钢筋水泥和木材的腐坏速度一个样”,剑桥大学自然材料创新中心(Centre for Natural Material Innovation)主任Michael Ramage 在《经济学人》的采访中说。

对于伦敦这样的大城市来说,Michael Ramage 指出用木材而不是钢筋水泥还有其他好处:因为需要的地基深度更浅,不用装钢筋,工地制造的噪音要少,运输材料也更容易——假如给一座木质建筑运木材需要一辆卡车,那么同样一栋钢筋水泥建筑就要用五辆。

另外一个担忧是防火问题。不过理论上,如果没有持续的加热源,一大块木头很难燃烧。Michael Ramage 在接受 CNN 采访时表示,“木材燃烧的方式和公众想象的不一样。伦敦和芝加哥的大火都是由小块木头引起的(注:指发生在 1666 年的伦敦大火,是英国历史上最严重的火灾;1971 年的芝加哥大火,造成 300 人死亡)。非常大块的木头很难烧起来——它们不是引燃物。”

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