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        重型木結構的機遇與未來

        發布時間:2021-08-31 瀏覽:197次


        重型木結構具有高強度、穩定性和設計靈活性、可持續性等優點。隨著技術的進步,木結構不再被局限在低層建筑中,中高層木結構在全球范圍內得到了蓬勃發展。

        什么是重木建筑?

        這是一個比較新的概念,和傳統輕型木結構主要采用2x4,2x6規格材來形成框架體系不同,重型木結構采用工程木產品例如NLT,CLT等制作的建筑結構,其建筑強度通??膳c混凝土和鋼結構相媲美。

         

        工程木產品

        工程木制品讓高層木結構成為了可能,復合工程木系列產品有許多,例如為大家所熟知的正交膠合木 (CLT)、層板銷接木 (DLT)、層板膠合木 (Glulam)、層疊木片膠合木 (LSL)、單板層積膠合木 (LVL)、平行木片膠合木 (PSL) ) 和釘接膠合木 (NLT),這些工程木制品為高層木結構增加了更多的選擇。

         

        結構系統

        根據不同的工程木制品規格、尺寸、強度、連接方式等來制定最佳的設計方案,相對于傳統的混凝土和鋼結構,木結構更多了一些靈活性。同樣重型木結構也具有詳細的分類。多元的重型木構件不僅為結構提供穩定性,也為設計增加了亮點。

        重型木構件產品種類眾多,使其構件的組合方式變化也多樣。上文提到的工程木產品可根據需要作為樓板、墻板和屋面板等。常見結構系統有以下幾種:膠合木框架結構、雙向主梁+大塊樓面板、CLT樓板-立柱點支承結構等。

         

        重木建筑的優勢

        Fast+Epp的建筑師伯恩哈德·加夫納是重木建筑的支持者,根據他的設計經驗來談,得益于木材的預制化和靈活性,完成一個重型木結構項目比同等規模的混凝土項目的快25%,不僅如此,還能減少90%的建筑施工的運輸(包括運輸材料等),現場施工人員甚至減少了75%。

        在討論馬薩諸塞大學的這個重木建筑時,Equilibrium Consulting的結構工程師羅伯特·馬爾奇克表示,“抗震與建筑的重量是成正比的,如果這座建筑是用混凝土設計的,那它的重量將是重木結構的六倍。”

        隨著對居住體驗的關注,越來越多的研究偏向于木材的親生物性能,將建筑中暴露的木材與改善居住者的健康福祉聯系起來。重木結構所擁有的良好建筑性能,因此也得到越來越多建筑師的青睞。

        • 與鋼、混凝土或輕質木框架相比,施工時間縮短了25%。

        • 樓板安裝所需的勞動力可比混凝土建筑減少25%。

        • 能耗大概是鋼的1/3和混凝土的1/5。

        • 具有固碳能力且安裝的過程中碳排放減少。

        • 與混凝土結構相比,建筑總重量減少高達65%。

        • 建筑重量的減輕伴隨著地基成本的降低和地震荷載的降低。

        • 經過驗證耐火性能夠滿足大多數建筑類型的等級要求。

        • 建筑中木材和其他天然材料的存在緩解了建筑居住者的壓力。

        • 改善建筑空氣質量。

         

        重型木結構建筑的應用

        01.

        重型木結構建筑的美學特質受到了商業辦公樓的青睞,更好的視覺體驗吸引商戶入駐,帶來豐厚的利潤。

        坐落于美國俄勒岡州波特蘭市的一個五層的重木建筑The Radiator建于2015年,由PATH建筑事務所為凱撒集團設計。

        這是一座36000平方英尺結構的膠合木結構的建筑采用了梁柱支撐,木結構剪力墻提供有效的抗側剛度,橫梁、圓柱和地板都暴露在外,成為一大特色。

         

        02.

         

        位于明尼蘇達州明尼阿波利斯市,占地22萬平方英尺7層的建筑T3同樣采用了重木結構。

        建筑師邁克爾格林長期提倡使用木材來減少建筑的碳足跡,他稱重木建筑是“商業建筑行業的游戲改變者”。

        除了碳效益外,格林還提到現代木制品能夠為室內居住者帶更為溫馨健康的感受,這愈來愈得到設計者的關注。

        T3項目的木材結構平均每9天建造3萬平方英尺,足以見得重木結構的建造效率。超100輛卡車的提前安裝了鋼制連接件的膠合板和NLT板抵達現場在現場得以快速組裝。項目團隊估計,它比同類鋼材設計輕30%,比混凝土設計輕60%。

        03.

         

        酒店設計往往會從當地的自然環境中汲取靈感,為居住者打造一個靜謐舒適的空間,融合當地的建筑風格與人文歷史是所有酒店設計師會考慮的,而如今越來越多重木結構的酒店出現在世界各地落地,源于大自然的原生態色調往往賦予了酒店質樸又高級的美,為人們所稱贊。

        馬格達萊納酒店于2020年落地于美國得克薩斯州州府奧斯汀市,成為北美第一家重木精品酒店而備受關注。該項目的結構工程由加拿大木構件加工和施工龍頭企業StructureCraft負責。

        酒店內部房間墻體采用了輕型木結構體系,剪力墻還大量使用了StructureCraft所生產的DLT(層板銷接木)這種新型工程木材料。

        StructureCraft作為結構工程的主要負責團隊,在該項目的早期階段,方案設計、深化設計以及施工圖階段與建筑設計團隊密切合作。

        考慮到這些建筑物的墻體、形狀和輪廓都很復雜。設計時對每一面墻都進行了建模,并將它們預制化,以便后期快速安裝。電梯處還使用了DLT電梯井壁,安裝快速,同時裸露的木材還可以展示自然的美感。

         

        04.

         

        在公共建筑中使用重木結構的原因與商業辦公樓類似,包括減少碳足跡以及對木材的親生物性能的青睞。

        隨著越來越多的研究支持木材對居住者健康產生積極的影響,在醫院、心理診所和長期護理醫療機構中,使用重木結構的趨勢更為明顯。設計師試圖將自然光、自然景觀和木結構結合起來創造溫暖舒適的建筑環境,來輔助病人治療。

        其中,在加拿大不列顛哥倫比亞省最繁忙的醫院之一的素里市紀念醫院,在為病人提供舒適、安慰和治愈的醫療環境方面走在了前列。

        作為素里市紀念醫院的擴建部分,急救和危重癥護理大樓采用了裸露的木構件,裝飾、內墻和隔音板的木制品同樣有助于減少空氣中的污染物,易于維護。

        大膽和充滿設計感的重型木結構在醫療設計中并不常見,木材的使用弱化了醫院冰冷的機構質感。這樣的醫護環境中不僅能使病人和醫療人員的內心保持平靜,還可能有助于治療疾病。已有科學證明自然元素例如木材的使用,能夠幫助居住者緩解壓力和焦慮。

        05.

        重木結構有許多優點,預制化加工,施工速度快,環保等,通常利用一個夏天,就可以建造完成,適合應用在學校里面,同時最大程度優化了碳足跡。暴露在外的木材,從視覺到身心感受對學生的學習和生活產生著的積極影響。

        美國馬薩諸塞州大學阿默斯特分校大力推行使用重型木結構建筑作為教學樓,試圖將建筑教學和實操整合到一起,因此便有了這個重木建筑。暴露在外的木結構,使得學生和訪客可以看到其組合和連接的方式,直接進行研究和學習。

        眾所周知,美學、結構性能和可持續創新的結合是未來建筑發展的必然,越來越多的重木結構正在全球范圍內拔地而起。

        對高層建筑尤其關注的設計師也比以往更加重視如何減少碳足跡,而通過重木建造高層建筑正在成為未來建筑的一大趨勢。

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