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,木構高樓紛紛涌現。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,創下了“世界上最高的木結構建筑”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米高的木構大樓Tratoppen。
01-02 Orsman Road 6,英國,2020年
by Waugh Thistleton建筑事務所
位于Orsman Road 6號的6層白色建筑是一棟混合木結構辦公大樓。
建筑使用了鋼框架,以增強建筑的穩定性。CLT的選擇更多考慮了靈活性。CLT構成的輕質的墻和地板,可以在建筑物內重新調整或放置。每個空間只有兩根柱子,沒有支撐墻。主要的鋼結構、木材均由螺栓固定在一起,覆蓋層、欄桿也設計成可拆卸的。
從而,建筑師創造了一個更靈活的建筑,讓其適應眾多租戶的需求。不僅如此,該建筑在其使用壽命結束時,還方便拆除,實現了可持續性。
建筑外觀采用了白色外立面、玻璃幕墻,呈現出“包豪斯風格”,內部則讓大量木材結構裸露在外,呈現木材溫暖美觀的特性,創造一個舒適的內部環境。
03 Miotstarnet,挪威,2019年by Voll Arkitekter建筑事務所這是一棟混合用途建筑,內含公寓、酒店、游泳池、辦公室和餐廳。共18層,高85.4米,被建筑高度評估領域內的權威機構CTBUH評為“全球最高木結構建筑”。
值得一提的是,該建筑的結構也由CLT制成,包括電梯豎井、立柱和懸梁。

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木材的復興,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,木材是一種可持續材料,它在運輸制造時產生的碳足跡更少,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,建筑內的二氧化碳將減少60%到75%。
但木構高樓的流行,一定離不開工程技術的進步。在現代化進程中,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構,而且歷史表明,木構建筑容易引發火災。但現在不一樣了。

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04 Puukuokka,芬蘭,2015年by OOPEAA建筑事務所
Puukuokka是芬蘭第一座高層木構公寓樓,憑借Puukuokka,OOPEAA建筑事務所贏得了2015年芬蘭建筑獎。
建筑由預制的模塊化CLT構件組成,縮短了施工時間。CLT模塊的安裝時間,只有典型混凝土結構的一半。
該公司表示,如果遵循芬蘭的建筑法規,使承重結構經過涂層處理并裝配自動噴水滅火系統,木構公寓樓的防火安全性是類似的混凝土公寓樓的50倍。
現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,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構并未受損,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實。除了強度和防火性以外,木構高樓還有其他需要克服的問題。

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05 Terrace House,加拿大,仍在建設中
by坂茂建筑事務所
這座19層的混合木結構塔樓位于溫哥華,與建筑師Arthur Erickson設計的地標建筑長青大廈(Evergreen Building)相毗鄰。
除了創新性地使用了CLT作為建筑材料,建筑的外觀也很特別。它采用了三角形結構,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穆勒建筑事務所
Kajstaden是瑞典最高的木構建筑。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天內建成。
事務所表示,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。
有技術層面的,比如抗風能力。橫向風力是摩天大樓設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(按照建筑物信息數據庫機構安波利斯標準委員會的標準),這超過了大多數建設和規劃中的木構建筑的高度。所以混合木結構是許多建筑師選擇采用的解決方案,也就是說,他們設計的木構建筑仍然擁有一個傳統的鋼筋混凝土內核。完全的木結構摩天大樓,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。比如英國,在2017年格倫費爾大火之后,政府規定任何高度超過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,設計木構建筑不應該是為了技術炫耀,而應該是出于環保。
而且,木構建筑還有許多意想不到的優點。首先,它建造的速度更快。因為CLT可以預制,可以先在工廠被切割成精確的尺寸,再在現場完成組裝,而混凝土,每鋪一層都需要等待幾周使它干透;其次,施工對周圍居民產生的影響更小。因為木構建筑的重量輕(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量,是運送木構建筑材料的5倍。
用默里·格羅夫大廈的設計者Waugh Thistleton(也是木構建筑的推行者)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。”