混凝土和钢铁使摩天大楼得以出现，在大约一个世纪的时间里，它们使摩天大楼达到了高山的高度。但这些材料对环境的影响不容忽视。这一事实促使新一代设计师重新考虑木材。

混凝土和钢铁生产约占全球二氧化碳排放量的8%，二氧化碳是导致气候变化的主要温室气体。这两种材料的大部分都被用于推动中国的建筑热潮，在过去10年里，中国的钢材使用量几乎翻了一番。

亚洲持续的建筑热潮主要是为了应对其快速增长的城市化人口所带来的极端住房需求。未来20年，将有超过10亿人移居或出生在亚洲城市。还有数十亿人无家可归或生活在贫民窟。虽然高密度的高层生活减少了交通和能源排放，但这与它最喜欢的两种材料的碳含量不一致。

看着一棵近40层楼高的加州红杉，不难想象木结构能达到这样的高度。它的碳含量不仅比竞争对手低;它可能是负碳的。正如诗人比尔·雅克斯(Bill Yakes)所写的那样，“树木就是我们的肺。”也就是说，它们通过吸收二氧化碳，呼出氧气来生长。每立方米木材能储存超过四分之三吨的碳。

加拿大Michael Green建筑公司刚刚破土动工，它将成为北美最高的木质建筑。欧洲和澳大利亚的设计师也突破了传统的木质三层或四层的限制。但在美国，由于法规限制、经济因素和社会污名阻碍了建设，这个想法的流行速度比较慢。

大约十年前，他们帮助人们掀起了对高木结构话题的一阵兴趣，少数开拓性的设计师和工程师抓住了制造突破的潜力，赋予了世界上最古老的建筑材料之一新的生命。他们说，城市化、人口和气候变化正在发生正面冲突，建筑师有责任帮助避免，而木结构是如何避免的。

建筑种子

当英国建筑师沃·西斯尔顿(Waugh Thistleton)开始在伦敦东部的哈克尼区建造Stadthaus大楼(现在被称为石墨公寓(Graphite Apartments))时，他们并不是在堆叠2乘4的木板。

除了钢筋混凝土底座和纤维水泥外墙外，整个建筑由交叉层压木材(CLT)制成。CLT面板本质上是像剪力墙一样的巨大木材部分，是一系列材料进步中的第一个，为高木材的设计开辟了可能性。像奥地利的KLH Massivholz GmbH这样的制造商，80%的CLT仍在生产中，他们将木板以90度角堆放起来，然后将它们粘贴或粘合在一起，形成类似巨型胶合板的东西。

校长Andrew Waugh说:“我们与法规官员和消防部门交谈的最大工作是确保他们区分粘接板框架和CLT。”“你正在处理一种更坚固的材料。而使用杆架系统，你只能依靠现场的人。”

CLT在场外组装，减少了施工误差和时间。石墨公寓是一栋九层的多功能建筑，在不到一年的时间里建成，比预期的时间少了一个月。

厚厚的CLT面板上的一层干墙帮助该结构获得了60到90分钟的耐火等级，通过了规范。重木材和交叉层压木材实际上具有内置防火功能;浓密的木头会慢慢燃烧，慢慢烧焦，而不是一下子着火。让木质建筑符合标准的一部分是提供足够的木材，这样即使火灾产生了“焦层”，仍然有足够的木材来支撑结构。

在格林即将在温哥华设计的木材创新设计中心，预先烧焦的雪松外观极大地提高了其防火等级。

木质建筑的另一个传统缺点——声学效果，在CLT塔楼中也更为突出。空气间隙、压缩绝缘和总面积约14英寸的楼板帮助石墨公寓满足严格的英国声学要求。

美国不生产CLT，也不生产高层木材面板的更新迭代，如层压绞线木材(LSL)或层压单板木材(LVL)。但随着越来越多的高楼是用木材建造的，沃希望他的公司能找到一个美国客户。

他说:“越是用木材建造房屋，你就越能意识到我们实际上是多么沉浸在混凝土之中。”“建筑业仍然是一个相对保守的行业，但当承包商建造了一个，他们就想建造更多。”

沃和三个朋友一起建造了自己的CLT住宅。他说，这种木材赋予了一种情感价值。“这是一个美丽的地方。你知道你生活在一个由天然材料捕获的空间里。”

木材塔

Michael Green, Waugh Thistleton，以及几家欧洲公司C.F. Møller建筑事务所Dinell Johansson和Dinell Johansson为斯德哥尔摩提出了一座34层的“超现代高层住宅”，他们是木塔运动的代表，但他们最近又加入了一家摩天大楼设计的老牌公司:Skidmore, Owings & Merrill。

当SOM的工程师们第一次提出建造20层木塔的想法时，一位合伙人的反应并不是钢筋混凝土结构系统大师可能会有的怀疑。“做30次，”据报道，他告诉他们。

“这是一个很高的标准。我们想设定一个高的基准，”SOM的Bill Baker说一个．他们选择了1965年芝加哥的DeWitt-Chestnut公寓楼作为他们的标准，这是世界上第一座使用由SOM工程师Fazlur Khan设计的“框架管”结构系统的建筑。

SOM的Benton Johnson说:“我们不仅想证明它是可能的，而且还想让它与混凝土竞争。”

原型并不是纯木头。混凝土核心和节点意味着该系统使用的混凝土约为实际Dewitt-Chestnut的四分之一。结构钢将建筑固定在其底部，使用的钢材约为典型复合系统的15%。

SOM的报告研究了五个不同数量的木材、钢材和混凝土方案，试图复制地标性建筑的结构。他们专注于减轻地板的重量，因为大部分材料重量都包含在地板中。木质高层建筑已经在欧洲建成，如伦敦石墨公寓，使用大量承重墙来支撑结构。但约翰逊说，这将限制大楼所有者对租房者的选择，因为大楼各处摆放的不可移动的柱子也会限制租户的选择。

为了使Dewitt-Chestnut系统在不大幅缩小楼板或加强结构系统的情况下工作，SOM专注于工程师们所说的边界条件——它的数学压力点。为了说明这一点，约翰逊做了两堆瓷砖样品，并在上面放了一把尺子来跨越两者之间的距离。他把一罐La Croix水放在尺子上，在这个例子中，尺子就是大楼的地板。尺子在它的重压下弯了下来，但它的边缘也张开了，形成了一个轻微的u形。但在每一层上又放了几块瓷砖来固定尺子，它就保持了它的形状。

在他的例子中，尺子是实心木地板，而瓷砖堆是钢筋混凝土墙缝和梁。在没有混凝土的情况下，SOM的工程师确定Dewitt-Chestnut将需要定制13.5英寸的CLT面板来支撑地板的核心到窗户的跨度。这样做太贵了，而且只在地板上使用的材料就比整个原有建筑的材料还要多。

“它刚刚开始为我们解决所有这些问题，”约翰逊说。“你有混凝土来把它们连接在一起——基本上所有的木材都连接在一起，混凝土在连接处密封。”

该报告估计，建造这座森林需要1200万立方码的木材，不到北美每年木材收成的百分之一。

缩减

即使工程师可以解决这些问题，高大的木结构仍然是一个耻辱。高层建筑与城市人居委员会(Council on Tall Buildings and Urban Habitat)执行董事安东尼·伍德(Antony Wood)认为，木塔是高层建筑设计领域发生的“无声革命”之一。

“我认为人们对木材的恐惧在于它是一种有机材料，”他说。“它不像钢或混凝土那样是用来提供结构构件的。”

木头会腐烂，所以不能让它淋雨。SOM的系统将建筑底部的木材换成了钢架，以防止洪水期间的水破坏。

大多数评论家担心火灾。2011年，不列颠哥伦比亚省里士满(Richmond)一座六层木结构建筑的工地发生了结构性火灾，对高大木材持怀疑态度的人抓住了这个机会。5月3日，在温哥华南部的这座城市，原本是加拿大第一座木质结构的六层建筑被烧毁。钢铁公司很快就将其归咎于木质框架的易燃性。但加拿大木材委员会主席迈克尔·吉鲁他说施工队还没有安装消防洒水装置等安全设施。

“认为5月3日里士满人头马(Remy)项目的火灾，如果该建筑完全完工，结果会是一样的，这是不合理的。”他写了．

即使是高木材的拥护者也承认这种材料不适合建造超高层建筑。但他们说，许多地方的建筑规范规定，木材只能用于低层建筑，这与结构工程的进步不符。

沃说:“是时候重新考虑我们正在做的事情了。”“我们需要加强城市密度，为农业和野生动物腾出土地。人口密集的城市是效率更高的地方。但我不认为这些巴别塔那么大的塔是解决办法。”

有些人甚至说，气候变化的威胁意味着木质高层建筑是我们唯一的选择。

木头的世界

2009年，不列颠哥伦比亚省政府认可了一种“木材文化”，要求公共建筑设计师在考虑其他材料之前证明他们不能使用木材。在美国和加拿大数百万英亩的森林被山松甲虫破坏的情况下，对于一个拥有世界上最繁忙林业部门之一的省份来说，这是一个谨慎的举动。

但迈克尔·格林(Michael Green)说，如果木结构建筑要像先锋建筑师们设想的那样大规模发展，“木材优先”的政策就必须变成“碳优先”。

他说:“我们需要围绕气候变化建立激励机制，而不是将其视为一种障碍。一个。“让所有行业都受益——这让混凝土和钢铁行业有机会证明自己的观点。这两者绝不是相互排斥的。让我们在最合适的地方使用所有材料。”

在MGB (mcfarlane green biggar ARCHITECTURE + DESIGN)工作期间，格林发布了一个木塔建造的开源平台——一个设计12层、20层或30层高层建筑的结构系统。几次迭代之后，他的木质结构系统在他所在的温哥华开始了一场对话。

格林说，木质内饰的温暖和建筑从飞机高度的撤退可以帮助解决现代高层建筑的另一个问题:社会可持续性。尽管许多住宅摩天大楼都是孤立的，但以木材为思想的新类型——而不是嫁接到木框架上的传统形式——可能会改变人们的思维方式。

与不列颠哥伦比亚省的“木材优先”政策一样，英国基于性能的规范为木材建筑创造了机会，而美国的规范仍然很严格。但最终建成Waugh Thistleton的石墨公寓并不新奇。这栋建筑的造价约为每平方英尺2200美元，比用混凝土建造便宜了15%。

到2050年，水泥用量预计将达到1990年的4倍。钢铁和混凝土的产量正在迅速增长，使回收和材料科学的进步黯然失色，而这些进步可以减少它们的碳足迹。

格林说:“我们真的需要重新启动我们如何构建环境。“作为建筑师，我们有责任突破这些界限。”