用木材打造建筑利用可再生资源实现可持续工程建设

2023-11-15 14:58:03 来源：新房网

　　贾斯汀·布朗从小就喜欢用木头建造，当时他住在不列颠哥伦比亚省的特雷尔（Trail），他和他的朋友们住在废料场附近。“我们得到了业主的祝福，可以拿走我们想要的任何东西，”他回忆道。“我们只是走到那里，把胶合板和二乘四拖到森林里，建造任何我们能想象到的树堡。

　　现在，布朗让机器人在StructureCraft位于不列颠哥伦比亚省阿伯茨福德的总部组装大量木板，他是那里的项目结构工程师。

　　全自动生产线的机械臂、皮带、压力机和钻头在占据了 60,000 平方英尺设施大部分的车间里辛勤工作，将单个木材变成大板材。

　　这些层压板使用木材建造大建筑成为可能——而且“大”的定义不断扩大。几乎每年都有一座新建筑打破世界上最高的大型木结构建筑的记录，目前由威斯康星州的一座 25 层高的塔楼保持。

　　布朗解释说，面板方法意味着结构“就像宜家项目一样”组合在一起。你把一个放到位，然后去拿下一个，并有一套专门构建的说明，说明它是如何组合在一起的。

　　这使得现场施工变得快速，正如 2017 年 StructureCraft 自己的设施的建设所证明的那样。周一，他们开始建造它。到星期五，他们完成了。

　　术语“大块木材”是指通过胶水、钉子或销钉等材料粘合在一起的各种工程木制品。

　　大约三十年前，大规模的木结构建筑在欧洲兴起，然后对不列颠哥伦比亚省和美国太平洋西北地区的兴趣日益浓厚。布朗说，对于世界上这样一个森林地区来说，这似乎是一件轻而易举的事。

　　该地区为创新做好准备的另一个原因是其 1,000 公里的断层线。如果您打算在卡斯卡迪亚俯冲带附近用木材建造，那么对地震安全有严格的要求。

　　在2010年温哥华冬奥会期间，全世界都看到了里士满奥林匹克椭圆球场引人注目的建筑。这座占地六英亩的竞技场于两年前完工，拱门由钢和大块木材制成，拱门之间有预制木板。它的宏伟屋顶获得了结构工程师学会奖，看起来好像波浪状的木头正在冲刷它的表面。StructureCraft 和另一家当地公司 Fast + Epp 参与了该项目。

　　“我们能够以比欧洲更大规模的方式使用大量木材，”Fast + Epp温哥华办事处的数字实践总监Tobias Fast说。“我想说，不列颠哥伦比亚省可能仍然是设计和知识的温床，”他观察到，尽管美国的建筑规范允许快速采用类似规模的项目。“现在欧洲人也在努力提高。这有点像一个有趣的追赶游戏。

　　在不列颠哥伦比亚省，省和联邦政府一直在促进该部门的发展，资助项目、研究和教育。

　　虽然StructureCraft是该省仅有的三家大型木材产品制造商之一，但卑诗省预测，到2035年将再开设七家。

　　考虑到建筑占该国温室气体排放量的13%，大量木材的支持者表示，它提供了一种可持续的建筑解决方案，因为木材储存碳，树木是一种可再生资源。

　　俄勒冈州的环保组织是敦促对这种说法持谨慎态度的人之一，他们指出，林业部门是该州最大的温室气体排放者，只有使用来自经过认证的可持续管理森林的木材，大量木材才能被称为绿色木材，根据耶鲁大学环境360的一篇文章。

　　但布朗通过引用明尼阿波利斯的一座塔楼来计算可能的收益，该塔楼显示了“新办公楼在北美的样子”。这座名为T3的建筑由温哥华的Michael Green Architecture设计，使用了3,600立方米的木材，在建筑的整个生命周期内将封存约3,200吨碳。此外，大多数钉子层压木材来自被山松甲虫杀死的树木。

　　自奥林匹克椭圆形揭幕以来，大量木材已被用于加拿大的各种项目，从桥梁、办公室、学校、中转站、社区中心和大学建筑到礼拜场所。他们的设计范围很广。有些类似于巨大而复杂的木箱。有类似于织物的屋顶。在门厅内，高大的木梁让人联想到森林。

　　对于布朗来说，温哥华的范杜森植物园游客中心（VanDusen Botanical Garden）的游客中心，其自由形状的屋顶参考了本地兰花的花瓣，这让他感到敬畏。在隔壁的阿尔伯塔省，还有大草原城的菲利普·柯里恐龙博物馆（Philip J. Currie Dinosaur Museum），裸露的木梁和支柱看起来像巨大的骨头。StructureCraft 参与了这两项工作，Brown 于 2015 年加入公司。

　　“他们展示了作为一名与木材打交道的结构工程师，你可以发挥多么大的创造力，我对此感到非常惊讶，”他说。

　　不同质量的木材产品具有不同的强度，通常相互结合使用。除了正交层压木材外，还有胶合层压木材（擅长承受荷载并很好地适应弯曲形状）和钉子层压木材（用于地板、墙壁和屋顶）。

　　StructureCraft 生产销钉层压木材，其方法是将木材堆叠在一起，在中心钻一个孔，然后通过该孔安装一个硬木销钉。销钉的木材含水量低于其周围的木材。

　　“因此，它会吸收一点水分，稍微膨胀并形成舒适的贴合感，”布朗说。“有一种摩擦连接使它们保持在一起。

　　与其他类型的大块木材产品不同，销钉层压意味着没有钉子和胶水——全是木材。用于销钉产品的软木木材来自加拿大可持续管理的森林。该公司在自己的项目中使用它，也出售它。客户可以要求不同种类的木材，从道格拉斯冷杉到黑云杉，以及用于不同美学的异形边缘，并帮助使用它们的空间的声学效果。

　　抗火和抗震

　　对于那些不熟悉大块木材的人来说，他们对木头制成的大型结构的第一个问题是它在发生火灾时是否安全。

　　大块木材是坚固的和压缩的，可以防止空气和火通过它。火灾会导致外部炭化，形成一层绝缘层，延迟下方木材的加热，使其保持结构完整性并留出疏散时间。

　　至于地震，木材比混凝土更有优势。

　　“显然，在西海岸，每个人都在谈论下一个大事件，”布朗说，他在新西兰克赖斯特彻奇的坎特伯雷大学获得了木材和地震工程博士学位。

　　大块木材的一大优点是它很灵活。这本身就是一个优势，因为它可以移动，几乎可以随着地震而吱吱作响，但它不一定会有脆性断裂。它本质上比混凝土和钢材轻，建筑物在地震中的感觉与建筑物本身的重量有关。所以建筑物越轻，力就越轻。

　　关于克赖斯特彻奇的地震，有很多需要了解的地方，因为这座城市位于构造板块之间的碰撞带上，并在 2011 年经历了一场大地震。