正交膠合木在木質摩天大樓當中的應用研究

摘要：當今國內建筑材質多以鋼筋和混凝土為主，替代了傳統木質材料。但是新型工程木材的發展使木質材料重回大眾視野，使木質摩天大樓成可能。本文分析了以新型工程木材正交膠合木（CLT）在摩天大樓中的使用可行性為前提，提供對策及建議。

關鍵詞：CLT、木質摩天大樓

在傳統建筑當中，尤其是亞洲，木材一直被廣泛作為建筑材料使用。但是由于時代發展需求，城市人口的快速增漲，城市中心地寸土寸金，使經濟繁榮的街區建筑往摩天大樓的方向發展進化。傳統木質建材被冰冷的新材料鋼和混凝土所替代，但是隨著科技進步以及人們環保意識的增強，新型木質建材重新回到大眾視野。以正交膠合木（CLT）為例，這是一種超強的膠合板材，通過將不同的木材粘合在一起，形成與鋼材強度相當的層狀復合材料，這種新材料與數控銑床等精密數字制造工藝相結合，使建筑師在一個世紀前無法想象的木質摩天樓建筑成為可能。

一、CLT建材的材性

CLT全稱為cross-laminated timber，正交膠合木。膠合也稱之為粘接、疊合，使用無溶劑的膠粘劑，膠合后反復壓動，以排除空氣板材與板材之間的空氣，使其能更加嚴密貼合，緊實粘合膠層。所謂正交是通過垂直堆疊板材，以此實現板材或面層，甚至墻體的加工成品。它由多層木板材膠合成為一個整體，尺寸靈活多樣。高度可達至4.0米，長度可達到12.0米。正交膠合木作為一種新型建材雖在國內使用較少，但是在一些歐洲國家得到逐漸廣泛的使用。它在原有的木質材料的優點上得到了提升發展，也將木材原有的一些弊端得到了解決，充分體現木質建材的優勢。

1. CLT的優勢

（1） CLT的施工效率性

CLT板材通過計算機操控的切割機器進行高精度尺寸計算，該材質可以按不一樣的需求以及運輸要求限制定制木板尺寸，使現場施工效率更高，對工人需求量減少，有益于提高施工安全性，同時對周邊環境的污染、噪音減小，推動了現場專配式木結構建筑的發展。它與其他市面上的木質建材相同，可以與鋼鐵、混凝土等建材結合使用，可當做預制建筑組件，提高現場施工效率。

（2）CLT的環保性

從建材的“生產”過程來說：木材作為唯一的可再生建材，其“再生”形式就是樹木的生長過程[1]。以北美地區為例，根據“北美可持續林業”的數據，在過去的50年中，美國每年只有不到2%的現存木材被采伐，而樹木的凈增長率為3%。使用可持續管理森林的木材，大部分應為蟲害等自然災害斷裂倒塌的樹木會因為樹木衰變將原有木材吸附的二氧化碳重新放回大氣中，在木材的加工生產中釋放的二氧化碳低于它所吸收的二氧化碳，所以被稱為“負碳”建筑材料[2]。將廢材加工成正交膠合木實現了木材的“小材大用”，拆卸后可重復利用，提高了木材的利用率。

（3）CLT的耐火性

現有建筑里鮮有大規模的木質建筑，其主要原因之一就是出于消防安全考慮，在未有鋼筋混凝土的時代，許多以木質結構為主的城市遭受過毀滅性得到打擊，木質建筑樓層的增高也會增加消防掌控的難度。煙霧也是火災中的一個致命因素，普通的混合型木材，可能通過木板與木板之間的縫隙和開敞空間蔓延。但是CLT材質的精準加工解決了這個問題，CLT材質能實現完全的氣密性。高層建筑木材委員會在弗吉尼亞火災研究室專門進行了CLT防火實驗，研究人員在用CLT材質制造的模擬室內公寓內點火，在室內家具全部燒毀后，燒到CLT結構的火逐漸熄滅，材質表面碳化，火勢卻沒有蔓延。除開木材本身的因素，在建筑過程中合理的選擇和利用所用的制造元素并且將其整合為最后完整的結構過程也是需要仔細考究的，建筑的配件、建材的密封性、結構的連接、工人的專業程度也是不容小覷的。

除此之外，CLT 材質具有良好的承載性、隔音、降噪能力。物理上，為了實現與100mm厚的CLT墻體同等程度隔熱效果，混凝土墻體需達到1.8m的厚度。CLT輕且堅固，性能優越，目前可在住宅、公共建筑、展示建筑中代替鋼材、混凝土、磚石等建材環保性較差的建材。CLT的材性使它更具吸引力，它具有優越的建筑美學、環境和成本屬性，它可以作為一種基于系統的方法，用于樓層、墻壁或者屋頂，從而形成高性能且可持續和美觀的大規模木質結構。CLT材質不是取代輕型框架結構，而是提供一種通用的、環保的、具有替代性的木材解決方案，以補充現有的輕型框架和重型木材的選擇。

二、應用CLT建造摩天大樓的對策及建議

1.環境保護的前提

21世紀，是一個以科學知識為基礎、技術經濟為核心的知識經濟時代，林業比以往更依賴知識的生產、擴散和應用[3]。CLT建材目前在歐美國家應用比國內廣泛，因為每個國家的林業資源不相同，北美與歐洲國家的森林資源相對豐富，以及擁有相對先進的木材處理技術，木材的可再生資源得到有效的利用使木質建材和木質結構建筑更具有穩定性。而國內的森林資源相對匱乏，環境的污染也相對嚴重。使用木質建材也需要可持續利用的砍伐方式以及完善的法律規范，成熟的砍伐體系，在前期砍伐、制造加工和施工過程保證規范性才能不失去CLT木材的優勢性，找到適合每個國家和地區的建造體系，做到真正的可持續發展。

2.保證人文社會的需求

現代居民對生活品質的追求日益增長，在滿足基本的居住生存需求之后，人們開始體驗精神層次的生。對居住環境有新的追求，而木質建材帶來的親切感、質樸和純粹性，滿足人們得到美學需求[4]。人類開始找尋與自然的情感連接，它會帶來更舒適、輕松和創造性的都市生活體驗。而木質建筑所帶來的的特殊感受是鋼筋混凝土所缺少的。CLT建材賦予木材新的生命力和活力，讓它在能為建筑界注入新的動力，也為人類提供具有可持續性的健康環境。

四 結語

木質建材雖不新鮮，但是在這種具有創新和發展潛力的領域中，CLT材質的出現為未來的建筑設計增加更多的可能性，但是因為CLT材質作為一個新型材料，制造技術的不完全成熟，使以木質材料為主打造的建筑成本比使用混凝土更高，但是它所具有的環保特性是優于鋼筋混凝土建筑，以及木質材質特有的精神價值也是不可估量的。

參考文獻

[1] 王毅超，周慶 . 木質建材在當代建筑中的發展趨勢 [J]. 天津城建大學學報，2016（02）：86-91+97.

[2] 左宏亮，許相宜.CLT建筑發展現狀及前景[J].山西建筑，2018，44（5）：6-7

[3] 張青萍.現代木質建筑在中國發展前景分析[J].南京林業大學學報（人文社會科學版），2004，4（1）：71-75

[4] 覃宗澤.木質建筑材料在建筑中的作用和應用發展[J].建筑節能，2017，13

作者簡介：

韓翊（1997.1—），女，壯族，籍貫：湖北武漢人，廣西藝術學院建筑藝術學院19級在讀研究生，碩士學位，專業：藝術設計，研究方向：會展藝術與建筑空間設計