木材,一种古老的建筑材料,已经在建筑史上留下了它的痕迹。城市住宅和古老的大教堂等结构已经使用木材作为主要材料,并在此基础上进行创新。

随着技术的发展和城市景观的不断上升,木材在摩天大楼设计领域已经成为钢铁和混凝土的强有力竞争者。

工程学、材料科学和建筑技术的最新进展迎来了一个新的实验时代,使得世界各地都能建造木质摩天大楼。

木质摩天大楼标志着传统建筑方法的转变,巧妙地融合了美学、功能性和生态意识。作为一种材料,木材具有固有的强度和出色的耐火性,为追求更可持续未来的建筑行业带来了希望。

在21世纪,气候变化已经升级成为一个紧迫的关切。

建筑业约占据了全球40%的能源消耗,并负责近三分之一的温室气体排放。

工业时代演化出来的传统材料,如混凝土和钢铁,是这个行业大量需求的元凶。仅水泥的生产就占据了建筑业中大部分能源需求。

建筑和建筑业急需一场转型,激励着建筑师和工程师构思出优先考虑环保和美学的替代方案。

木材,一种具有固有环保性质的材料,正越来越多地在全球建筑项目中使用。

与因其碳排放而臭名昭著的混凝土不同,树木在其整个生命周期内都充当着天然的碳吸收者。当这些树木被用来制造工程木材时,它们继续吸收碳,而不是在死亡时释放到大气中。

研究表明,一立方米的木材可以储存超过一吨二氧化碳,将木材定位为建筑领域实现碳负值的有前途的材料。工程木材的生产需要的能源比混凝土和钢铁少。此外,它是可再生资源,可以满足资源密集型的建筑业需求。

作为一种建筑材料,木材具备许多品质,使其成为建造摩天大楼的绝佳选择。

它的轻质特性不仅减轻了基础的负荷,还有助于高效的运输和现场组装。该材料的灵活性有助于其结构的弹性,特别是在容易发生地震的地区。

交叉层压木材,一种工程木材形式,具有卓越的强度和刚度,增强了建筑物抵御地震的能力。由工程木材制成的建筑物建造速度更快,结构更强,近年来越来越受欢迎。

在今天的建筑领域,市场上有各种各样的工程木材可供选择。

工程木材,也被称为“大体量木材”或“结构木材”,是通过将个别软木片粘结在一起以创建更大的、加固的组件来制造的,从而增强了其结构完整性。胶合木(Glulam)和交叉层压木材都是木材工程的最新进展。

将木材工程化以增强其强度和多功能性并不是一个新概念 - 自20世纪初以来,胶合板一直是一种受欢迎的建筑材料。就摩天大楼而言,工程木材建筑的复苏导致了“胶合板摩天大楼”的提出,标志着建筑设计和可持续性发生了变革。

需要应对气候变化的需求激发了对可持续资源的需求,推动了木材建筑技术的进步。与此同时,公众对木材作为高层建筑材料的看法一直在稳步演变,导致了过去十年中建造的木质摩天大楼不断增加:

Mjøstårnet(Mjøsa湖之塔)/ Voll Arkitekter

Mjøstårnet耸立高达280英尺,是一项令人瞩目的建筑壮举,包括18层混合用途的项目,位于挪威的Brumunddal。这座建筑包括办公空间、住宅单元和一个拥有72间客房的酒店,已经成为对可持续建筑未来感兴趣的人们追求的目的地。

在一个建筑很少超过十层的国家,Mjøstårnet既是大胆的姿态,也是木结构高层建筑的概念验证。然而,它的强度和稳定性违背了传统,用大型胶合木梁替代了钢铁和混凝土。这项工程奇迹使用防水胶粘剂将木材块粘合在一起,展示了木材在革新现代建筑方面的潜力。

The Farmhouse / Studio Precht

奥地利的Studio Precht推出了一种创新的木质摩天大楼概念,名为“农舍”,将模块化住房与垂直农业相结合。在设计的核心部分,采用交叉层压木材(CLT)制造的预制A型框架住房模块。

这个概念性的模块化系统为每个模块的墙壁采用了三层结构 - 内层容纳电气和管道基础设施以及表面饰面。外层容纳园艺元素和供水系统,而中间层提供结构支撑和隔热。

这个系统在塔楼高度方面表现出很强的适应性,因为它可以根据不同的结构厚度进行调整,可以根据世界各国的建筑法规进行迭代。一些国家,如日本、加拿大、斯堪的纳维亚、奥地利和英国,已经采用CLT来建造高达18到30层的建筑,全球建筑法规越来越多地适应了这一木材创新。

HoHo Vienna / HASSLACHER Group

HoHo Vienna作为高层木质建筑的骄人典范,目前位居世界最高建筑之列,高度达275英尺。这个项目位于欧洲最大的城市发展区之一,旨在容纳各种各样的设施,包括酒店、公寓、餐厅、健康中心和办公室。

为了支撑建筑的高度,传统的胶合木的承重能力将会被超越,因为原木宽度的限制。相反,使用专门的压力技术开发了“块胶合”组件,以满足建筑物日益增加的结构要求。

该项目需要大量的365立方米胶合木和1,600立方米的交叉层压木材(CLT),所有这些都经过生产、预制,并高效地运送到工地。

大部分建筑部件都是预制的,简化了施工过程,减少了现场程序,并节省了时间。每个预制元素都经过保护性的防潮屏障处理,以承受现场的风吹雨打。

HoHo Vienna系统设计简单,将四个预制建筑元素堆叠在一起 - 支撑、横梁、天花板面板和立面元素。在完成下部结构后,初始预制木质元素的安装正在进行中。

在全球城市中建造高大的木质建筑为可持续和创新的未来提供了希望,但也带来了一系列挑战。

工程木材仍处于初级阶段,通常与传统建筑材料相比更昂贵。Mjøstårnet的建设成本约为1.13亿美元,比混凝土和钢铁相似开发的成本高出约11%。木材资源的可用性也影响对该材料的偏好。

德国、奥地利和加拿大等地拥有丰富的可采伐森林,而其他地方缺乏容易获取的工程木材供应。因此,没有传统上在建筑中使用木材的国家可能不太愿意采用这种材料进行建筑创新。

木材的结构元素也往往比钢铁或混凝土的对应部分更大,加剧了资源消耗并减少了可租赁的空间 - 这是房地产利益相关者的担忧。火灾安全仍然是高大木结构的问题,促使持续研究耐火涂层和提高材料性能的技术。

在全球范围内,涌现出许多提议,通过建造木质摩天大楼来改变城市建筑。

在日本东京,雄心勃勃的W350项目将目标定在了1150英尺的高度,计划于2041年完工。使这个项目特别具有突破性的是其对可持续性的承诺,打算在建设过程中仅使用10%的钢材,主要采用工程木材。

与此同时,伦敦正在走上自己的木质之旅,计划建造高达980英尺的Oakwood Tower,而芝加哥则探索了River Beech Tower的概念,高度达到748英尺。

这些努力强调了木质摩天大楼的巨大潜力,受到不断发展的技术进步和全球原型设计工作的推动。随着这些提议逐渐变为现实,看到无限创新和实验塑造可持续城市建筑未来的过程实在令人叹为观止。

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