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                    重型木結構建筑的三大創新研究

                    重型木結構建筑的三大創新研究

                    打印 0條評論來源:加拿大木業

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                    阿肯色大學Adohi大廳 ? Leers Weinzapfel Associates


                    回顧這十年間重型木結構建筑的發展歷程,尤其是CLT(正交膠合木)的應用取得了長足的進步和較大的突破。Leers Weinzapfel Associates建筑事務所的第一棟重型木結構建筑——馬薩諸塞大學阿默斯特分校的John W. Olver設計大樓于2014年規劃設計,于2017年竣工,是美國首批大跨度的重型木結構建筑之一,該項目通過縱向的CLT結構件和橫向系統以及尖端的混凝土-CLT復合樓板結構,展示了大跨度重型木結構的可行性和優異建筑表現。


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                    馬薩諸塞大學阿默斯特分校John W. Olver設計大樓 ? Leers Weinzapfel Associates


                    重型木結構在北美的十年發展


                    自十年前啟動具有里程碑意義的馬薩諸塞大學項目以來,已經設計規劃了一千多幢重型木結構建筑,并有數百幢建筑已建成。根據WoodWork’s Wood Innovation Network(WIN)木材創新網絡網站的數據表明,10年前,美國沒有一家建筑級CLT產品的預制工廠,整個北美也只有幾家CLT生產商?,F如今,整個北美涌現了十幾家CLT預制工廠,歐洲所有主要的CLT生產商都在該地區設有工廠(如奧地利Hasslacher集團投資安大略省重木產品工廠Element5)。


                    Simpson Strong-Tie是輕型木結構建筑市場最大的五金件供應商之一,現在也為各種重型木結構構件提供高質量的金屬連接件,這有助于降低重型木結構建筑的建造成本。


                    2014年,北美最高的重型木結構建筑只有8層,現在最高的重木建筑已高達25層。2016年,在美國俄勒岡州波特蘭市舉辦的北美年度重型木結構大會改名為“國際重型木結構大會”,體現了重木結構越來越全球化的特點,參會人員也從當年不到300人增加到去年的3000多人。


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                    國際重型木結構大會 ? International Mass Timber Conference


                    重型木結構建筑的安全性、可靠性和耐久性已經得到了許多驗證,尤其是大型辦公樓和住宅這樣的建筑類型,結構大多具有重復的元素和模塊,可以使用CLT預制構件(通常為8*40英尺或更大),以滿足建筑所需的結構要求。


                    LWA事務所設計的阿肯色大學學生公寓在2019年竣工,是當時美國最大的CLT建筑。該項目成為了之后許多體量更大的CLT項目的理論和實踐依據。依托阿肯色大學學生公寓的成功,沃爾瑪正在建造一個全重木結構的總部園區。


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                    沃爾瑪重木結構總部 ? Walmart


                    重型木結構建筑三大共同點


                    在使用CLT這一創新工程木材料的幾十年里,大多數項目都有以下三個共同點:

                    • 重木樓板和膠合木梁柱組合的木板柱結構;

                    • 重木樓板上鋪設混凝土現澆面層以及薄薄的隔音墊,以控制振動和噪音;

                    • 用于梁柱連接的金屬掛件。


                    以上是三種常見的重型木結構建筑做法,通常會與混凝土核心筒或橫向的鋼支撐結構相配合,以解決大多數重型木結構所需的建筑和結構要求。


                    隨著“常規”重型木結構越來越成熟,逐漸發展出了以下三個創新高效的建筑解決方案。


                    重木-鋼混合結構的興起


                    在美國,越來越的重型木結構采用了鋼框架-CLT樓板結構。這種結構保留了常見建筑結構里的柱網排布和梁深度,這在30*30英尺(約9*9米)的鋼結構辦公樓尤為常見。


                    使用覆蓋了混凝土現澆面層的CLT樓板代替復合金屬或者混凝土樓板可以起到固碳作用,如果設計得當,還可以將木構件直接外露,既起到結構作用,也起到室內裝飾的效果。


                    重木-鋼混合結構已經成為許多建筑類型或有成本考量項目的首選建筑方案。得克薩斯州奧斯丁市的東六街991號、賓夕法尼亞州州立大學的西工程第二大樓、羅德島普羅維登斯設計學院的北廳宿舍以及紐約州伊薩卡康奈爾大學的新 CIS 大樓等項目都是展示重木-鋼結構巧妙結合的經典項目。


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                    得克薩斯州奧斯丁市東六街991號

                    ? Leers Weinzapfel Associates

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                    紐約州伊薩卡康奈爾大學新CIS大樓

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                    賓夕法尼亞州州立大學西工程第二大樓

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                    羅德島普羅維登斯設計學院北廳宿舍 ? Leers Weinzapfel Associates


                    創新的節點連接方式減少了重木結構中鋼筋的使用


                    為了在重型木結構建筑中大幅減少甚至不使用鋼筋,目前正在加緊研究創新的重木構件的節點連接細節。盡管這些新穎的連接方式需要定制且十分昂貴,但在2013年竣工的瑞士蘇黎世Tamedia辦公樓中,已經實現了不使用鋼筋的全重木結構方案。


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                    瑞士蘇黎世Tamedia辦公樓 ? Didier Boy de la Tour


                    2023年竣工的西雅圖Heartwood勞動者住房項目由atelierjones事務所設計,Timberlab負責細節深化。該項目的設計取消了鋼連接件的使用,鋼連接件通常是重木結構建筑中比較昂貴的構件,因此該項目展示了全重木結構的成本效益,也為其他追求減少碳足跡的建筑起到了示范作用。


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                    西雅圖Heartwood工人住房項目 ? atelierjones

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                    Heartwood的樓板、梁和柱連接細節模型 ? atelierjones


                    運用重木雙向樓板的優異性能


                    在項目中最大限度地利用CLT和MPP(Mass Plywood Panel重型膠合木板)加工成的重木雙向樓板。UBC大學的Brock Commons學生公寓就是這一應用的早期范例。18層的Brock Commons在建成時是當時最高的重型木結構建筑,它是典型的木板柱結構,CLT雙向樓板通過膠合木柱點支承。由于CLT樓板的寬度因加工原因有一定限制,導致了柱間距大約在9英尺左右(約2.7米),雖然膠合木柱間距比較緊密,但正好適用于宿舍不大的學生公寓。


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                    UBC大學Brock Commons學生公寓 ? naturallywood.com


                    歐洲Timber Systems 3正在進行膠合技術方面的尖端研究,該技術將進一步激發更大跨度、更大規模的重木結構建筑的潛能,可以代替一些如建筑師柯布西耶提出的Dom-Ino系統,這一系統是用鋼筋混凝土柱承重,取代了承重墻。


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                    Dom-Ino系統 ? Le Corbusier 


                    Leers Weinzapfel Associates建筑事務所正在奧本大學的 KPNC 環境教育中心項目中研究CLT雙向樓板的性能和使用膠合木柱點支承的表現。試驗將CLT樓板鋪設在沒有橫梁的膠合木柱上,最大限度地發揮重木樓板的潛力,減少了視覺隔斷,增加了室內空間的連通流動,以及室內外空間的交融。


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                    奧本大學 KPNC 環境教育中心項目? Leers Weinzapfel Associates


                    以上三大創新體現了重型木結構的材料互換性、成本效益和空間多功能性,目的是擴大重型木結構的應用范圍,不再僅限于由梁柱支承的單向樓板組成的建筑結構。


                    當然,重型木結構建筑的創新探索不會止步于此,讓我們發揮想象、共同期待重型木結構建筑的無限可能吧!


                    延伸閱讀:

                    傳統綠色建材再次沖擊“頂流” 低碳木結構建筑煥發生機 古代木結構建筑有哪些抗震減震設計 荷蘭最大的木結構經濟適用住房綜合體

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