关闭广告×

向欧洲和加拿大的木材工业学习

大洋彼岸

向欧洲和加拿大的木材工业学习

C.F. Møller与Dinelljohansson合作设计了斯德哥尔摩Hagastaden公寓楼;这是瑞典对高木材研究项目的一部分。(由C.F. Møller提供)

如果新宣布的大规模木材项目源源不断是某种迹象的话,大量木材未来几年,建筑技术将席卷美国的建筑和设计行业。像这样的产品交错的木材(CLT)、钉层压木材(NLT)、胶合层压木材(胶合木)和榫层压木材(DLT)开始广泛使用,设计师、工程师和建筑商都在寻找大规模木材技术的最佳(有时是最极端的)应用。但是,美国的设计师们可以依靠经验丰富的大规模木材设计师,而不是重新发明轮子欧洲而且加拿大在他们开始测试这些材料在美国的局限性时,他们将从中获得关键的教训。

Waugh Thistleton建筑事务所在Dalston Lane项目中使用了交叉层压木结构,以减轻综合体的整体重量,允许建筑师
建得更高的同时也增加了数量
单位在开发中。(丹尼尔剪切)

欧洲和加拿大的建筑师和研究人员长期以来一直走在大规模木材设计的前沿,从20世纪70年代的早期实验开始。到20世纪90年代,瑞士洛桑联邦理工学院的朱利叶斯·k·纳特雷尔等研究人员正在开发最初的CLT原型。Natterer的工作得到了许多人的支持,包括Thomas Orskaug在挪威木材技术研究所进行的研究,以及Stefan Winter在慕尼黑工业大学进行的实验。

欧洲木材项目教给我们的一个关键教训是,当涉及到结构系统时,重量很重要。平均而言,尽管结构容量相当,大体积木材组件的重量是混凝土结构的三分之一到五分之一。因此,大量的木材建筑比混凝土建筑轻得多,这对于在复杂的城市环境中建造建筑是积极的,例如,地下铁路调车场、地铁隧道和市政设施限制了建筑物的重量和高度。

总部位于伦敦的Waugh Thistleton建筑事务所例如,WTA最近完成了Dalston Lane的工程,这是一个拥有121个单元的CLT中高层综合体,位于伦敦哈克尼(Hackney)社区的一条隧道之上,为欧洲之星(Eurostar)列车提供服务。

为了这个项目,建筑师与木材工程专家Ramboll合作,开发了一个5到10层楼高的阶梯塔群。CLT面板用于建筑的外部、侧墙和核心墙,以及楼梯和楼层。多样化的体量直接归因于建筑师使用了CLT结构,这导致了一个更轻的建筑,允许设计师在没有更广泛的基础的情况下建造更高的建筑。由此产生的建筑,其错落的体量,更好地最大限度地渗透到公寓单元。增加的高度允许建筑师在项目中增加50个单元,这证明了CLT可以有多轻。

WTA的安德鲁·沃(Andrew Waugh)说:“木结构建筑比混凝土建筑更简单、更便宜、更好。高密度的城市住房应该使用大量的木材。”

在18层的Brock Commons项目中,Acton Ostry建筑事务所用混凝土核心补充了大量的木墙、柱子和地板,以实现更高、更坚固的结构。(由Acton Ostry建筑事务所/英属哥伦比亚大学提供)

轻质木结构建筑在地震带也有较好的表现。由于重量较轻的建筑物所携带的惯性较小,发生灾难性摇晃的可能性就会降低。这一策略在今年的布洛克公地大厦(Brock Commons tower)中得到了应用,这是一座18层、有400个床位的大学宿舍,由温哥华设计Acton Ostry建筑事务所英属哥伦比亚大学波因特格雷校区该塔由混合结构系统组成,包括CLT楼板、胶合板柱、钢连接器和双混凝土核心。混凝土核心将轻质木结构固定在适当的位置,有助于抵消地震和风力。这座173英尺高的建筑目前被认为是世界上最高的大型木结构建筑,建筑结构是多方面的,使用了一套专门制作的相互依赖的建筑材料和饰面,以满足结构和消防安全法规。

布洛克公地塔的混合结构系统带来了另一个有价值的教训:在一定高度之上——10到12层楼——大规模木结构的轻量在风荷载方面成为了一种负担。原型木塔的最高部分缺乏物理质量,导致风荷载引起的挠度增加。Ola Jonsson,瑞典建筑公司的合伙人建筑师多严峻Mø噢他建议建筑师“在设计大规模木结构时重新考虑施工”,作为一种重新思考处理难以管理的结构条件的方法。他补充说:“现在(采用大规模木材技术)还为时过早,很少有人真正知道如何做好。”建筑师说,对于办公室正在进行的某些高大的木塔项目,设计师必须开发新的质量策略来限制风荷载。Jonsson继续说道:“许多工程师缺乏大量木材的经验,所以建筑师必须在建筑和设计的早期阶段成为核心人物。”

C.F. Møller设计的一座新的23层住宅塔楼,具有7层大型木结构和屋顶露台。大量的木地板位于15层传统混凝土结构之上。(由C.F. Møller提供)

该事务所目前正在开发超过10个大型木材项目,这些项目是由C.F. Møller设计的早期大型木材竞赛项目的新兴作品,该项目风靡全球。C.F. Møller最近与瑞典最大的住宅协会HSB斯德哥尔摩合作,设计了一系列新的大型木材住宅塔楼,包括34层的Västerbroplan塔楼,该塔楼采用混凝土核心和环绕露台设计。塔的柱和梁将由CLT和实木混合而成。建筑的露台将配有集成的外部窗帘,并将由包含玻璃板的钢上层结构完全封闭。建筑的顶端被设计成非物质化,因为它沿着两个立面后退,创造了一系列裸露的露台和种植区域。与Brock Commons一样,Västerbroplan塔楼采用了“资源有效”的混合结构系统,根据Jonsson的说法,这意味着既轻便又坚固。

该公司还在为HSB Stockholm设计一座20层的捆绑式住宅塔楼Hagastaden,该建筑被设计为城市新区域的一部分,该区域将包含混合用途和宽敞的步行区。塔楼具有不同的楼层高度,旨在适应不同的用途,如学生公寓、顶层公寓和典型的家庭居住单元。

除了该公司的多个大型木材项目外,C.F. Møller还作为跨学科研究团队的一员,围绕20层或更高的大型木塔开发新策略。该小组由瑞典SP技术研究所、Växjö市政府和林奈大学等支持,将从消防安全、生命周期和建筑技术的角度研究大规模木结构。

关于该研究项目,Jonsson解释说:“大型木结构建筑为城市规划师、建筑师和设计师提供了开发创新和可持续建筑的巨大可能性,但需要在该行业拥有更广泛的知识和更多的实践经验。”

大规模木结构对欧洲建筑方法的另一个范式转变的影响直接与施工过程有关。因为大量的木材元素都是按订单生产的,所以工程师、建造者和建筑师之间的关系是高度整合的。加拿大大型木材制造商Structurlam的大型木材专家科里·斯克里夫纳(Cory Scrivner)说:“对我们来说,3d模型是最重要的。(数字建模和协调)在我们进入工厂生产之前就已经完成了:一切都已经得到了建筑师、工程师和我们团队的批准。”斯克里夫纳进一步解释说,高度协调是必要的,因为“我们正在设计一个由精确到数字模型一到两毫米的部件组成的建筑。”

Brock Commons背后的设计师利用Structurlam作为该项目的大规模木材制造商。项目协调和非现场制造的先进水平意味着该项目大约提前四个月完成,项目网站上的一段延时视频显示,施工人员每天向上架设两层楼。该项目的第一层由现浇混凝土建造,其余17层由大量木材建造。结构系统采用胶合木柱、钢连接器和双向跨CLT平板。该设计创造了一个无横梁的地板结构,可以在九个半星期内从头到尾竖起来。

CLT面板被提升到Murray Grove木塔的位置(由Waugh Thistleton Architects提供)

然而,在任何工作靴到达工地之前,快速的施工时间线是以更长的规划和设计阶段为代价的,因为团队必须在制造之前完全同步。WTA的Waugh解释说,对于木结构建筑,公司要求客户“现在(在建筑的规划阶段)给我们更多的时间,我们会在后面为您节省更多的时间。”Waugh补充道:“建筑过程规划得越好,建筑就会越快、越准确。”沃说,在建造了几座大型木结构建筑之后,公司比刚开始的时候“做得更好了”。改进的一个领域是材料的使用,随着对大量木材结构性能的进一步探索、测试和认证,材料的使用在每个项目中都有所减少。例如,前面提到的Dalston站项目使用的木材约为该公司十年前建立的第一个大规模木材项目的三分之二。

沃和琼森一致认为,改进的部分原因是设计师对施工过程有了更深刻的认识,也更适应了施工过程。Waugh解释说:“为了在大量木材中进行良好的设计,你需要一个建筑师,他想要理解建筑师的本质是‘建造大师’和‘设计师大师’之一。”

由于大规模木材建造方法是基于大量生产的面板类型和结构元件的成套部件组装系统,欧洲和加拿大公司对建造高密度大规模木材房屋越来越感兴趣。这些试验对许多饱受住房短缺和项目审批时间过长的美国城市具有积极意义。Waugh解释说,WTA的重点在于通过大规模的木材建筑来扩大可用住房的丰富性。他说:“我们现在在办公室里设计一切,就好像它是一个大规模的木材项目。具体的项目越来越少了。”

有几个项目正在进行中,比如坂茂最近提出的19层建筑温哥华的露台住宅这是Michael Green Architecture的35层建筑猴面包树的建筑以及PLP建筑事务所的80层建筑伦敦的巴比肯住宅区,指出高层和超高的大型木质住宅塔楼将得到更广泛的采用。随着施工时间和制造的加快,大量木材有可能帮助城市快速、安全、高效地增加住房。

Waugh补充说:“人类正变得越来越城市化,所以21世纪建筑师的主要工作是开发高密度的城市住房。在气候变化的时代,(作为设计师)有责任减少碳排放量。对我们来说,大量的木材是实现这一目标的一种方式。”

关闭广告×