新的城市天际线竟用实木装修定制

大都市里的实木材料所做的高楼大厦，木制城市天际线，实木装修定制更环保？

10月初的一个阴天里，建筑师安德鲁·沃(AndrewWaugh)在伦敦东部的肖雷迪奇(Shoreditch)一座普通公寓楼的底座上绕着圈转。肖雷迪奇在第二次世界大战期间遭受重创--“城市重建，对德国空军的赞美，”沃格说，然后在被忽视的衰败中度过了几十年。然而，最近，这个社区又开始呼啸而起。夜总会和科技初创企业首先承诺廉价租金，居民紧随其后。和他们一起来的还有建筑师、城市规划师和工程师，他们中的许多人朝圣到Waugh现在绕行的那座塔。

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从外面看，瓦格和他的搭档安东尼·蒂斯尔顿共同设计的九层楼，叫做斯塔德索斯，并没有什么特别华而不实的地方。它的灰色和白色的正面几乎无缝地融入了阴云密布的伦敦天空。正是内在的原因使斯塔德索斯脱颖而出。而不是钢和混凝土，地板，天花板，电梯井和楼梯井都是完全用木头做的。

但不只是木头。该塔的强度和质量依赖于一种被称为交叉层合木材(CLT)的高度工程材料。巨大的面板厚达半英尺。它们是通过将平行的横梁层垂直地放在另一层上，然后把它们粘合在一起，形成像钢铁一样强度的材料。“与传统的木结构框架设计相比，这种结构与预制混凝土有更多的共同之处，”蒂斯尔顿说。许多工程师喜欢称之为“类固醇胶合板”。

2009年开业时，斯塔德索斯是目前世界上最高的现代木材建筑。从那以后，CLT塔到处都是。2011年，沃格·蒂斯尔顿在斯塔德索斯附近建造了一座七层高的公寓楼，不列颠哥伦比亚省乔治王子的一座90英尺高的木屋正在施工中。2012年，斯塔德索斯在墨尔本的一栋名为“堡”的10层公寓楼中失去了身高纪录。

木材既是可再生的，又是碳汇。
还有更高的计划。瑞典当局已批准在斯德哥尔摩建造一座34层的木塔，而温哥华建筑师迈克尔·格林(MichaelGreen)正在寻求批准在他的城市建造一座30层高的木塔。芝加哥建筑巨头斯基德莫尔，欧文斯&美林最近发布了一份以CLT为主体的42层塔楼的可行性研究报告。不列颠哥伦比亚省大学(UniversityofBritishColumbia)木材建筑设计和施工教授弗兰克·林(FrankLam)说，建筑师之间的竞争是为了看谁能建造下一个最高的木材高层。

为什么突然对木头感兴趣？与钢或混凝土相比，CLT，也被称为大量木材，由于木炭的使用方式，它更便宜，更容易组装，更耐火。这也是更可持续的。木材和任何农作物一样是可再生的，它是一个碳汇，即使在它变成木材之后，它也会在生长过程中吸收二氧化碳。沃格·蒂斯尔顿估计，斯塔德索斯的木材储存了186吨碳，而建造类似的、传统建造的塔楼的钢和混凝土在生产过程中将产生137吨二氧化碳。木材网节省323吨。

人口学家预测，在36年内，地球上的城市居民将翻一番，这将增加对人口密度越来越高的城市的需求。无论是建筑师和建筑公司用钢铁和混凝土等不可持续的材料建造这些塔，还是使用CLT这样的新材料，都会对地球的健康产生巨大的影响。换句话说，世界城市的未来可能就在于它最古老的建筑材料。

切割与装配

交叉层合木(CLT)板在工厂被切割成规格，并在建筑工地组装.
当大多数人想到木结构时，他们会想象一个气球--或者更确切地说，是一个气球框架，这是19世纪中叶引入的一种轻巧但坚固的民居建筑系统(人们说，它太轻了，以至于它可能会飘走)。这些框架，也被称为“芝加哥建筑”，为他们最初流行的城市，是廉价和容易建造。但是，虽然他们足够强大的几个楼层的住宅建设，气球框架很快就会在更多的重量。

这在19世纪末成为了一个问题，因为城市开始发展壮大。幸运的是，大约在同一时间，工程师和建筑师发现了如何使用钢和混凝土建造高层建筑，可以爬到最高的气球框架之上。芝加哥138英尺高的家庭保险大楼于1885年开业，它是第一个使用钢骨的建筑，数以千计的人接连接踵而至。

在19世纪末和20世纪初，在巴尔的摩、芝加哥和旧金山等城市，一连串可怕的城市大火席卷了一平方英里的木屋和公寓楼。这些灾害导致当地严格的建筑法规，将住宅木结构建筑的高度限制在5层以下。

剩下的是建筑史。20世纪，遍布世界各大城市的摩天大楼的大片森林几乎完全是用钢筋和混凝土建造的。“有很长一段时间人们忘记了如何使用木材，”drmm伦敦建筑公司的合伙人亚历克斯德里杰克(Alexderijke)说，该公司曾广泛从事大规模木材设计工作。

但是在过去的二十年里，建筑师和工程师开始重新思考木材作为一种结构建筑材料的可能性。首先是技术本身。上世纪90年代中期，奥地利政府资助了一项联合工业学术研究项目，以开发新的、更强大的“工程”木材，以吸收该国的木材供应过剩。其结果是CLT-一种重量轻，非常坚固的材料，可以预制和定制裁剪。

CLT的简单之处在于其正交异性的品质。普通木材在晶粒方向较强，而在横向较弱。CLT的垂直层使得它在两个方向都很强。而且，由于它依赖于一层较小的梁，它可以通过使用奇形怪状、棘手的木材来减少浪费，否则木材厂就会拒绝。

CLT的出现恰逢建筑正在经历自己的技术革命。在过去，建筑师会手工起草图纸，然后交给工程师，工程师会把文件转换成每个木梁或钢板的规格。然后，这些部件将在磨坊中切割，然后一片一片地在现场组装--这是一种昂贵、耗时且往往不精确的工艺。

今天，这一切都是通过电脑完成的。一位建筑师使用三维AutoCAD软件设计了一座建筑，该程序生成材料规格，并将它们发送给机器人木材或钢路由器，后者可以精确地塑造面板。其结果是一组积木，一小群工人可以在几个星期内把它们钉在一起。四个人每周工作三天，只花了27天时间，就建成了斯塔德索斯的木材部分，比类似的钢和混凝土结构快了大约30%。沃夫说，这座塔不是从零开始就在现场建造的，它更像是组装一件家具。他说：“这些指示就像宜家，但有些简单明了，名字也更令人愉快。”


重新设计

尽管有很多好处，但直到最近，CLT一直是个难上加难的市场。在2003年使用这种材料建立了一个小型艺术俱乐部之后，沃格和蒂斯尔顿花了数年时间试图说服更多的客户使用它，但都失败了。“不管顾客进来什么，木材都会出现在桌子上，”沃说，“过了一个小时，木材就经常掉下来。”

这种阻力产生于关于木材作为一种材料的假设：客户认为任何木材结构都会表现得像气球框架，其结构上的弱点和易受火灾的影响。“我们有时会发现这段旅程令人沮丧，”蒂斯尔顿说。“我们发现的一件事是，没有人能区分大量木材和木结构。”

当然，木材建筑首先要考虑的是火灾。然而，大量的木材在火灾中实际上比钢铁更安全。厚厚的木板会在外面烧焦，把木头封在里面不受损坏。另一方面，金属开始融化。“钢铁，当它燃烧时，它就像意大利面，”B.J.Yeh说，他是APA(工程木材协会)的技术服务主管。

然而，开发人员慢慢地出现了，特别是那些掌握了使用CLT进行建设的经济效益的开发人员。当全球项目管理和建筑公司Lend Leases的澳大利亚分公司开始设计墨尔本码头附近的10层公寓楼时，它的工程师们并没有考虑大量木材。“我们最初寻找的是一种轻型建筑解决方案，可以在相对恶劣的土壤条件下工作，”安德鲁·尼兰(AndrewNieland)说，他负责公司的木材建设项目。他们发现，CLT在经济上是最有意义的。尼兰说：“我们做了尽职调查，发现了工程用材。”根据沃格·蒂斯尔顿的研究，一般来说，CLT的建造成本比传统的钢材和混凝土便宜15%左右。

房客也要上船了。尽管担心一些人可能会被围绕着木塔生活的安全担忧而关闭，但事实证明，福特在商业上取得了巨大的成功，所有的公寓都卖光了。“这是在中国的新闻，”尼兰说。“一位同事的母亲打电话说，‘这是什么建筑？’”展望未来，他说，澳大利亚租赁公司致力于与CLT合作建设30%至50%的项目。

但是，转向木材背后最大的驱动力是建筑师和开发人员日益意识到他们的领域对气候变化的贡献。Waugh说：“我们的工业在对地球和人类健康的影响方面领先于所有其他行业。”混凝土和钢铁需要大量的能源来生产和运输，每吨钢或混凝土产生超过一吨二氧化碳。

另一方面，木材--即使是像CLT这样的工程化木材，也需要额外的能量才能切割和压缩成不同的部分--对环境更加友好。根据倡导可持续木材建设的“永续木材”组织的说法，一吨砖块的产量是一吨锯材所需能源的四倍；混凝土需要五倍，钢铁需要24倍，铝需要126倍。木材也表现得更好：例如，它的绝缘性比混凝土高五倍，比钢高出350倍。这意味着需要更少的能源来加热和冷却木材建筑。

当CLT被用于建造高耸的塔楼时，可以节省大量的碳。这186吨的碳锁定在Stadthausus足以抵消20年的日常运营，这意味着，在其使用的头20年，该建筑不是碳中性的，它实际上是碳负值。斯塔德索斯没有生产温室气体，而是在与这些气体作斗争。

虽然像沃格·蒂斯尔顿这样的公司专注于高层建筑的低端，但其他公司却在设计更高得多的建筑，最高可达40层或更多层。最新的提案来自斯基德摩，奥温斯&美林，这是一些世界上最高的摩天大楼背后的公司，包括世贸中心1号和哈利法BurjKhalifa。它被称为木材塔研究项目，它重新设想了芝加哥42层的德维特·切纳特公寓楼，它是斯基德莫尔在1966年设计的，主要是用CLT建造的。总体来说，拟议中的建筑是80%的木材与钢筋和混凝土连接，以提供额外的刚度。

到目前为止，这项研究只是一个思考实验。但对于像斯基德莫尔这样的蓝筹股公司来说，接受高层木结构建筑是一种标志，表明这项技术正从工程先锋迅速走向主流。

我们不太可能看到木塔像今天的摩天大楼那样高。但这留下了很多机会。即使在世界上最大的城市，也只有少数几座建筑比40层高。“很大一部分市场是可行的。纽约是一座高楼大厦，但它没有那么高，“威廉·F·贝克(WilliamF.Baker)说，他与项目工程师本顿·约翰逊(Benton Johnson)共同主持了这项研究。“我们能应付曼哈顿的大部分地区。”

让我们回到斯塔德索斯。如果在Shoreditch的一个街角上那座不显眼的建筑实际上是一个排放数百吨碳的陷阱，那就想象一下整个斯塔德豪斯市(Stadthaus)。曾经是温室气体主要来源的结构反而可以将它们从大气中清除出来。“木头是新的混凝土，”dRMM的de Rijke说。“混凝土是20世纪的一种材料。钢是19世纪的材料。木材是21世纪的一种材料。“

新木材：制造CLT
生产交叉层合木材的过程清楚地说明了为什么建筑师称它为“类固醇上的胶合板”。它的分层结构给了它巨大的两个方向的强度，产生了一种轻的替代钢或混凝土。


新木材

1)层
木梁，通常是云杉，被放置在一层又一层，每一层垂直于它下面的一层，形成一个高达一英尺厚的木板。每一层之间都有一层薄薄的胶水。

2)按
木板放在一个巨大的印刷机里，把它们挤在一起。

3)沙子
木板的边缘被磨掉了。如果需要较长的部分，则用指板来创建锯齿状的联锁端。然后，它们被粘在另一个面板的匹配端，形成长达78英尺的部分。

4)切割
这些板被裁剪成定制规格，包括窗户和公用设施的空间，使用建筑师或建筑团队发送的3D文件。

木材塔的解剖

木材塔的解剖

1)当钢或混凝土结构是骨架结构时，使用柱来承载荷载时，CLT塔的重量分布在整个实心垂直板上。

2)钢或混凝土L形支架将水平和垂直的CLT板固定在一起。

(3)竖向CLT单元间的水平跨度可明显大于钢梁或混凝土梁。

4)内墙通常是通过在大量的木材板上涂上一层石膏板来防火的。

5)2英寸混凝土层通常覆盖两层2英寸的绝缘层(由3英寸的空隙隔开)，以减少楼层间的声振动。

6)面板是按顺序制作的，窗户被剪掉了，有时还安装了管道和电气设备。建造就像把面板拧在一起一样容易。

(7)电梯有双层墙，中间夹有绝缘层，以确保消防安全和隔音。