建筑师完全指南:无所不能的胶合木

2018年06月15日 加拿大木业协会


近几年来,全球各地的建筑师都宣称,胶合木将会是未来新兴的高科技建筑材料,在传统的钢铁和混凝土建筑由于考虑到环保因素需要付出更多的成本而逐渐退出主流市场后,形状和大小迥异的木制建筑的数量增长正在达到一个全新的高度。



迈克尔·格林(Michael Green)在他富有启发性的TED演讲中说:“我们正走在改革的前端,这是近100多年来第一次以一种新的建筑形式来建造摩天大楼。巨大的挑战在于改变整个社会对此事的看法,事实上,工程技术反而是整个过程中最简单的一部分。

Yusuhara Wooden Bridge 博物馆由Kengo Kuma and Associates建造


胶合木

胶合木:胶合层压木材是一种用途广泛的工程木材,其强度、美观和可靠性尤为出众。 该材料由多层木材用粘合剂粘结而成,从而形成更大、更牢固的工程木材。由于建筑技术的提升,使用这种材料就意味着扩大了木材的使用规模。

Aspen美术博物馆由Shigeru Ban Architects建造


胶合木通常被认为是钢混凝土的替代物。与混凝土和钢相比,胶合胶建筑重量较轻,碳排放量更小,结构更牢固,并且单位受力更强。胶合木可以做成各种结构部件,包括平行梁、预拱梁、斜梁、曲梁、飞行梁和桁架,其在设计上有无限的可能。

作品The Smile(微笑)先经过CLT的先驱者-德国的Züblin-Timber的公司预制成12个工业大小的鹅掌楸木CLT面板,而后由Alison Brooks Architects公司建成


正交胶合木(CLT):CLT是另一种流行的粘合结构木材,拥有类似的优良性能。根据StructureCraft的描述,“正交胶合木(CLT)板是由连续垂直的木材叠加粘合后通过大型液压或真空压力机压积成紧密的面板。

Santo CLT办公室由Junichi Kato and Associates建造,使用 CLT 作为结构和装饰材料。


常用的CLT面板包含从3层到7层不等的木材,当然也可以有超过7层的面板。CLT面板在运往现场之前,门窗的开口处及电气线路的管道处已经预留出位置,这很容易操作。


YusuharaWooden Bridege 博物馆由Kengo Kuma and Associates建造



美学

简介:使用胶合木,它可以实现从简单的拱形到精确度高的的半径。弯曲胶合板是通过弯曲的层压板用粘合剂结合在一起,夹紧和固化而成。


尺寸:胶合木最大的优点之一是它可以制造出多种尺寸。如果是极宽的横梁,可以将不同宽度的板材并列排放,横向和纵向交错叠放,通过重复叠加的方式制成。


据 StructureCraft和Structural 协会的描述,胶合板的长度仅受生产线尺寸和运输尺寸的限制。理论上,胶合板可以制造出任意长度。到目前为止,已经有超过10万平方米的胶合木用在屋顶上了。

Aspen 美术博物馆由Shigeru Ban Architects建造


木材等级:Ansi A190.1标准--APA的木制品等级标准--为结构胶合板的生产和认证等级确立了国家标准。此标准从外观上确立了四个等级:框架级别、工业级别、建筑级别和优质级别。


框架和工业级外观胶合板通常用于建筑物的隐蔽区域。当胶合板被用作外墙立面或外露元素时,重点推荐使用建筑级别的胶合木。而高档外观胶合板,经常是根据需求,批量定制,优质的胶合木拥有高品质和光滑的表面。

由Hemsworth建筑公司建造的BC被动式房屋工厂的主要结构是由花旗松制作的柱和横梁,墙板由实木CLT制成。所有这些材料都是由Structurlam公司在不列颠哥伦比亚省制造的。


木材种类:很多种木材都适合制造胶合木。较为常见的是软木,如SPF(云杉-松木-冷杉)、花旗松、落叶松和阿拉斯加雪松。硬木相对较少,橡木和甜栗木也可以。对制造商来说,胶合胶的一个好处就是原本无用的碎小的木块,都可以充分的利用起来。

Ålgård教堂由LINK arkitektur设计


性能

声学性能:木材本身可以吸收声音,而且不容易传出去。然而,当木材与多孔吸声材料搭配使用时,隔音性能更好。有关更多信息,请看:声学面板详述。


用途:胶合板常用在楼面、屋顶、墙壁、剪力墙和墙芯。这是因为材料自身承重能力强,适合于垂直和水平的结构的应用。

木材创新和设计中心由MGA Michael Gereen建筑建造,融入了一个简单的,‘干燥’结构的系统-集成CLT地板,胶合板柱和梁,以及重木结构的墙体。


施工时间:与混凝土和钢结构相比,木材可以在干燥的状态下在现场预制并在短时间内加工成胶合木。优势在于储存时间短,而且可以及时装运,这在人口密集的城市地区非常重要。平均而言,胶合木材料的安装速度可以比浇铸混凝土快三倍。

耐火性能:虽然木框架结构在耐火方面一直在接受审查,通过严格的测试一再证实,由于其炭化特性,胶合木具有优异的耐火性能。根据Wooderra的说法,经过30分钟的燃烧后仅有3/4英寸厚度的胶合木会受到破坏,而在同样的情况下,钢结构则会倒塌。


正如Popular Science所指出的那样,“钢很容易在火中熔化,在高温下扭曲和变形。而木材会在外面烧焦,但火不会烧到核心部分。火灭之后,木梁依然坚挺。

这是一张描绘木材、钢铁和混凝土对环境的影响的图表;该图像由Structurlam配合Athena Eco计算器(2014)绘制。


可持续性:根据迈克尔·格林(Michael Green)在他的“为什么我们应该建造木制摩天大楼”的演讲中所说,钢铁占人类产生的温室气体排放的3%,混凝土占据5%,总计每年8%。同时,木材是建筑师们能够利用的唯一在自然界生长的建筑材料。


胶合木作为一种建筑材料对环境的影响主要有两方面:一是它在整个生产过程中减少了碳排放,而是一旦建筑物建成和使用后,就作为了二氧化碳的储藏空间。


根据2014年发表在“可持续林业杂志”上的一份研究报告的描述,用木材代替钢和混凝土作为建筑材料,可以避免多达31%的全球二氧化碳排放。此外,木材在生长期内吸收了大量的二氧化碳,当其作为建筑材料时亦不会排出,所以木结构建筑可以在使用期间里可以固存碳。具体来说,在木结构建筑中,1立方米的木材可以固存1吨二氧化碳。

Gammel Hellerup 体育馆多功能大厅由BIG-BjarkeIngels Group 建成


隔热性能:胶合木具有显著的隔热性能,有助于防止热桥,极大地提高了建筑外围护结构组装的效率。在施工的后期阶段,将绝缘材料与胶合木一起使用,更增强了隔热的效果。


案例分析

Nine Brideges 乡村俱乐部由 Shigeru Ban Architects 设计。胶合木部分由Blumer Lehmamn加工,本图片由Shigeru Ban Aerchitects提供。


坂茂是一位普利茨克获奖建筑师,被认为是无可争议的非传统材料大师。他完成的项目--从用回收的集装箱建造的博物馆,到用纸板管和回收塑料建造的大教堂—这些作品看上去不像是代表作,而更像是一系列的实验,不断寻找新的、可持续的建造方式。通过多年的努力,Shigeruban发明了一种被称为胶合木的材料。通过这种神奇的材料,Ban能够结合创新与设计,制造出复杂的结构来突破可持续设计的局限。


山顶上的餐馆 Björk由 Murman arkitekter AB建造


工程木:可根据建筑类型需要,定制各种胶合木的类型


胶合木可以打造多种形状和尺寸的梁与柱。胶合木具有统一性、稳定性、可预见性,它不仅造价低,而且制造出常规木框架结构难以实现的空旷空间。这一系列的工程项目都表明了胶合木可以广泛地用于各种不同的建筑类型,从家庭、办公室到教堂和教育机构。


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