CLT交叉层压木建筑的飞速崛起

作者 James Wormald | 译者 July Shao
于2023年三月, 30

木材是天然可再生材料，容易制造，且其碳排放量低。然而，将木材作为一种建筑材料，当沿着其纹理施加足够的方向力时，所得的锯材从结构上来说是不稳定的，因此建筑界认为其不适合在负载较高的情况下使用。相比之下，交叉层压木材（CLT）在制造过程中就将多层木材以直角简单地粘在一起了，使得结构有了一定的稳定性。CLT横跨木材纹理，沿着两个轴线提高了结构强度。CLT木板本来就至少有三层，但建筑工程师还可以通过增加更多的层数来进一步加强。简单来说，由于垂直层压所产生的复杂物理作用，CLT板的强度与钢筋混凝土相似，并且其在地震作用力下的性能也得到了证实。

那么，相对于普通木材，交叉层压木有哪些新的特征呢？木材存在的时间足够长了，我们将它用作建筑材料也有好几个世纪了。这也难道不是第一次有人意识到木材用的越久，稳定性越强吗？确实如此......正如你所预想的那样，交错层压木材在建筑界的普及率随着人们对环境问题的进一步理解和关注而变化，但两者的发展方向并不总是一致的。

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50-20年前的环境危机罪魁祸首是森林砍伐而不是碳排放，这就意味着木头及所有形式的木制品都被妖魔化了，运动者认为，人们应该让树木归于大地，让其继续发挥作用，而不是把树木砍伐并用于建筑。然而，他们首选的替代材料却是碳密集型的钢铁和混凝土。21世纪初，随着一种可持续性及责任心更强的以再造林为重点的木材工业的发展，CLT逐渐成为可持续和循环建筑项目的主要材料，而类似Circular CLT的组织则专注于减少CLT的生产废料，并为其寻找解决方案，如生物质燃料的氢气发电。但是，CLT在建筑中的使用是怎样开始的？它对未来又有什么意义？

交叉层压木材（CLT）建筑的先驱

2016年9月，艾莉森·布鲁克斯建筑事务所(AlisonBrooks Architects)与美国阔叶木出口委员会（AHEC）、奥雅纳(Arup)和伦敦设计节合作，在切尔西艺术学院呈现了“微笑”。"该建筑结构展现了交错层压的郁金香木结构和空间潜能，"建筑师解释道，该项目利用CLT木板的结构韧力，打造了一个34米长的曲线形空间，游客可以通过该结构悬浮在半空，最高处离地面三米，但是，没有额外的支撑，该结构也能稳稳地屹立在原地。

CLT交叉层压木建筑的飞速崛起 - 7 的图像 64 — Courtesy of LEVER Architecture

然而，在CLT木板建筑 "微笑 "对外曝光的前一年，建筑师Hawkins/Brown已经开始通过伦敦哈克尼的十层公寓楼——The Cube展馆，向人们展示CLT木板的结构韧性。大楼的"建筑钢架中填充了CLT木板用以支撑"Hawkins/Brown解释道。几乎在同一时间，LEVER建筑事务所在波特兰建造了美国国内首个使用CLT木板的Albina Yard大楼，该建筑的主要目标是通过将胶合木框架与CLT木板相结合起来，从而促进国内木材产品的使用。最近，由加泰罗尼亚高级建筑学院（IAAC）和Bauhaus Earth推出的“Mass is More”临时建筑装置展参考了密斯·凡德罗1929年设计的在巴塞罗那博览会上的德国馆，通过使用CLT木板，完整地保留了建筑的网格体系。

CLT 木板的简单性和循环性

经过大量的实地考察，传说中的三只小猪发现，稻草和木材是结构上最不稳定的两种建筑材料。然而，值得庆幸的是，Kollektiiv建筑事务所在对爱沙尼亚塔林市的稻草教堂进行材料研究时，并没有将古老的童谣的发现纳入考虑之中，而该教堂正是用CLT木板制的拱门撑起了稻草材质的墙壁和天花板。由于所有部件和材料都是预制好的，当地社区的人们就用现成的材料为自己建了这座亭子。

同时，预制材料的可能性使得即使是复杂的建筑解决方案也更容易实现，比如CRAB Studio在英国伯恩茅斯艺术大学设计的创新中心，使用CLT木板来建墙壁、地板和屋顶的不规则部分，并将材料的彩色或天然木质饰面与光线空隙巧妙地结合起来。另外，位于西班牙巴塞罗那的Voxel隔离舱，利用CLT木板生产过程中产生的废料，将其变成了 "展示树木有机复杂性的外墙"，建筑师Valledaura实验室解释道。

层压式建筑的崛起

除了结构的完整性，用木材建造的建筑还需要克服许多预设的挑战，即其固有的易燃性和在潮湿环境下的翘曲。然而，研究表明，尽管交叉层压木材高度易燃，但它的抗火等级为REI 90（意味着它能在燃烧的90分钟内保持足够的承重能力），而未受保护的钢材的REI等级仅为15。原建筑毁于火灾后，Hakwins/Brown的决定——用CLT木质结构重建自由民学校的游泳池，就揭示了交叉层压木的抗火特征，同时也证明了这种材料在应对泳池环境挑战时的表现不凡。

正是由于层压式结构的这种承重能力，即使在极端条件下，如潮湿和火灾，建筑也很难被摧毁。因此，国际规范委员会在2021年决定将CLT结构建筑纳入国际建筑规范IV-A级，这就意味着CLT式层压式建筑的最大高度可以达到270英尺。瑞典的Sara Kulturhus中心高度超过260英尺，是目前世界上最高的高层木材结构之一，其 "承重结构完全没有用混凝土建造，加快了施工时间，并大大减少了碳足迹，"建筑团队White Arkitekter解释道。