木材,一種古老的建筑材料,已經在建筑史上留下了它的痕跡。城市住宅和古老的大教堂等結構已經使用木材作為主要材料,并在此基礎上進行創新。

隨著技術的發展和城市景觀的不斷上升,木材在摩天大樓設計領域已經成為鋼鐵和混凝土的強有力競爭者。

工程學、材料科學和建筑技術的最新進展迎來了一個新的實驗時代,使得世界各地都能建造木質摩天大樓。

木質摩天大樓標志著傳統建筑方法的轉變,巧妙地融合了美學、功能性和生態意識。作為一種材料,木材具有固有的強度和出色的耐火性,為追求更可持續未來的建筑行業帶來了希望。

在21世紀,氣候變化已經升級成為一個緊迫的關切。

建筑業約占據了全球40%的能源消耗,并負責近三分之一的溫室氣體排放。

工業時代演化出來的傳統材料,如混凝土和鋼鐵,是這個行業大量需求的元兇。僅水泥的生產就占據了建筑業中大部分能源需求。

建筑和建筑業急需一場轉型,激勵著建筑師和工程師構思出優先考慮環保和美學的替代方案。

木材,一種具有固有環保性質的材料,正越來越多地在全球建筑項目中使用。

與因其碳排放而臭名昭著的混凝土不同,樹木在其整個生命周期內都充當著天然的碳吸收者。當這些樹木被用來制造工程木材時,它們繼續吸收碳,而不是在死亡時釋放到大氣中。

研究表明,一立方米的木材可以儲存超過一噸二氧化碳,將木材定位為建筑領域實現碳負值的有前途的材料。工程木材的生產需要的能源比混凝土和鋼鐵少。此外,它是可再生資源,可以滿足資源密集型的建筑業需求。

作為一種建筑材料,木材具備許多品質,使其成為建造摩天大樓的絕佳選擇。

它的輕質特性不僅減輕了基礎的負荷,還有助于高效的運輸和現場組裝。該材料的靈活性有助于其結構的彈性,特別是在容易發生地震的地區。

交叉層壓木材,一種工程木材形式,具有卓越的強度和剛度,增強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,結構更強,近年來越來越受歡迎。

在今天的建筑領域,市場上有各種各樣的工程木材可供選擇。

工程木材,也被稱為“大體量木材”或“結構木材”,是通過將個別軟木片粘結在一起以創建更大的、加固的組件來制造的,從而增強了其結構完整性。膠合木(Glulam)和交叉層壓木材都是木材工程的最新進展。

將木材工程化以增強其強度和多功能性并不是一個新概念 - 自20世紀初以來,膠合板一直是一種受歡迎的建筑材料。就摩天大樓而言,工程木材建筑的復蘇導致了“膠合板摩天大樓”的提出,標志著建筑設計和可持續性發生了變革。

需要應對氣候變化的需求激發了對可持續資源的需求,推動了木材建筑技術的進步。與此同時,公眾對木材作為高層建筑材料的看法一直在穩步演變,導致了過去十年中建造的木質摩天大樓不斷增加:

Mj?st?rnet(Mj?sa湖之塔)/ Voll Arkitekter

Mj?st?rnet聳立高達280英尺,是一項令人矚目的建筑壯舉,包括18層混合用途的項目,位于挪威的Brumunddal。這座建筑包括辦公空間、住宅單元和一個擁有72間客房的酒店,已經成為對可持續建筑未來感興趣的人們追求的目的地。

在一個建筑很少超過十層的國家,Mj?st?rnet既是大膽的姿態,也是木結構高層建筑的概念驗證。然而,它的強度和穩定性違背了傳統,用大型膠合木梁替代了鋼鐵和混凝土。這項工程奇跡使用防水膠粘劑將木材塊粘合在一起,展示了木材在革新現代建筑方面的潛力。

The Farmhouse / Studio Precht

奧地利的Studio Precht推出了一種創新的木質摩天大樓概念,名為“農舍”,將模塊化住房與垂直農業相結合。在設計的核心部分,采用交叉層壓木材(CLT)制造的預制A型框架住房模塊。

這個概念性的模塊化系統為每個模塊的墻壁采用了三層結構 - 內層容納電氣和管道基礎設施以及表面飾面。外層容納園藝元素和供水系統,而中間層提供結構支撐和隔熱。

這個系統在塔樓高度方面表現出很強的適應性,因為它可以根據不同的結構厚度進行調整,可以根據世界各國的建筑法規進行迭代。一些國家,如日本、加拿大、斯堪的納維亞、奧地利和英國,已經采用CLT來建造高達18到30層的建筑,全球建筑法規越來越多地適應了這一木材創新。

HoHo Vienna / HASSLACHER Group

HoHo Vienna作為高層木質建筑的驕人典范,目前位居世界最高建筑之列,高度達275英尺。這個項目位于歐洲最大的城市發展區之一,旨在容納各種各樣的設施,包括酒店、公寓、餐廳、健康中心和辦公室。

為了支撐建筑的高度,傳統的膠合木的承重能力將會被超越,因為原木寬度的限制。相反,使用專門的壓力技術開發了“塊膠合”組件,以滿足建筑物日益增加的結構要求。

該項目需要大量的365立方米膠合木和1,600立方米的交叉層壓木材(CLT),所有這些都經過生產、預制,并高效地運送到工地。

大部分建筑部件都是預制的,簡化了施工過程,減少了現場程序,并節省了時間。每個預制元素都經過保護性的防潮屏障處理,以承受現場的風吹雨打。

HoHo Vienna系統設計簡單,將四個預制建筑元素堆疊在一起 - 支撐、橫梁、天花板面板和立面元素。在完成下部結構后,初始預制木質元素的安裝正在進行中。

在全球城市中建造高大的木質建筑為可持續和創新的未來提供了希望,但也帶來了一系列挑戰。

工程木材仍處于初級階段,通常與傳統建筑材料相比更昂貴。Mj?st?rnet的建設成本約為1.13億美元,比混凝土和鋼鐵相似開發的成本高出約11%。木材資源的可用性也影響對該材料的偏好。

德國、奧地利和加拿大等地擁有豐富的可采伐森林,而其他地方缺乏容易獲取的工程木材供應。因此,沒有傳統上在建筑中使用木材的國家可能不太愿意采用這種材料進行建筑創新。

木材的結構元素也往往比鋼鐵或混凝土的對應部分更大,加劇了資源消耗并減少了可租賃的空間 - 這是房地產利益相關者的擔憂。火災安全仍然是高大木結構的問題,促使持續研究耐火涂層和提高材料性能的技術。

在全球范圍內,涌現出許多提議,通過建造木質摩天大樓來改變城市建筑。

在日本東京,雄心勃勃的W350項目將目標定在了1150英尺的高度,計劃于2041年完工。使這個項目特別具有突破性的是其對可持續性的承諾,打算在建設過程中僅使用10%的鋼材,主要采用工程木材。

與此同時,倫敦正在走上自己的木質之旅,計劃建造高達980英尺的Oakwood Tower,而芝加哥則探索了River Beech Tower的概念,高度達到748英尺。

這些努力強調了木質摩天大樓的巨大潛力,受到不斷發展的技術進步和全球原型設計工作的推動。隨著這些提議逐漸變為現實,看到無限創新和實驗塑造可持續城市建筑未來的過程實在令人嘆為觀止。

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