CLT交叉层压木板的实验性应用

CLT交叉层压木板的实验性应用

译者:朱瑞娜
本文最初发表在建筑师时报上,题为“建筑师们将最先进的制造、设计和可视化技术应用于古老的木材。”

每隔一段时间,建筑界就会呈现下一个“奇迹建筑材料”。混凝土促使了罗马帝国的扩张,钢筋以前所未有的密度充满了城市,塑料则重写了建筑内部与建造经济。

那么问题来了,即便木材的使用已跨越千年,为什么却在21世纪再一次被赋予了神奇地位?尽管它粗糙的表面和拼图般的组装模式与当今全球指数发展的需求相反,但木材的耐用性、可再生性和碳封存而非碳释放的能力,激发建筑行业大量投资未来的可能。

A worm’s eye view of NN_House 1 reveals the back and forth between 3D neural network design and the limits of timber construction. Courtesy of Casey RehmThe design of the Meteorite allowed for both a monolithic exterior and an intimate interior and room for secondary spaces for installation and storage. Courtesy of Kivi SotamaaGilles Retsin and Stephan Markus Albrecht’s design for Nuremberg Concert Hall expresses the lightness of timber using 30-foot overhead CLT modules visible from the exterior.. Image© Filippo BologneseThe Wander Wood Pavilion was fabricated and assembled over three days to demonstrate the wide range of forms and applications timber can have when applied to robotic fabrication methods. Courtesy of David Correa+ 5

交叉层压木板(CLT)是一种高弹性工程木材,通过将固体锯材层粘合在一起而制成的,最早于1990年代初在欧洲开发,直到2000年代被广泛使用,在2015年才被纳入《国际建筑规范》。尽管世界各地的中到大型公司都在争相建造最高最大的木材结构以证明其与混凝土和钢的可比性,但许多独立从业人员一直在对原始木材应用最新的制造方法、计算设计技术和可视化软件。在这里,建筑师时报展示了当前正在进行的实验工作的切面,并相信木材具备成为未来的混凝土、钢和塑料的能力。

AnnaLisa Meyboom

The Wander Wood Pavilion was fabricated and assembled over three days to demonstrate the wide range of forms and applications timber can have when applied to robotic fabrication methods. Courtesy of David Correa
The Wander Wood Pavilion was fabricated and assembled over three days to demonstrate the wide range of forms and applications timber can have when applied to robotic fabrication methods. Courtesy of David Correa

2018年秋季,英属哥伦比亚大学(UBC)AnnaLisa Meyboom教授的15 名学生与滑铁卢大学的David Correa、Intelligent City的Oliver David Krieg以及22位行业参与者共同设计和建造了第三届Wander Wood Pavilion,一种扭曲的格子状木材结构,由各不相同的零件组成。

UBC高级木材加工中心提供了先进制造资源,包括CNC铣床和多轴工业机器人。该项目既是该设计团队的学习机会,也展示给广大民众,木材是一种非常可行的材料,支持当代制造技术。雕塑的一端形成了一个长椅,可以容纳两个人,结构的强度和耐用性已接受了公共检验。

虽然该项目只需三天就可以在现场完成组装,但要花大量的时间和精力来确保其完成效率。团队建立了严格的设计工作流程,使反复设计过程与快速几何输出平衡,从而解决了逻辑上装配排序的问题。然后将雕塑的每一块都进行铣削以互锁到位,并用金属铆钉进一步固定。

项目旨在应用新型材料的同时缩小数字设计与物理制造之间的差距。Meyboom表示,在整个制造过程中都使用了标准的工业机器人,然后“专门设置了木材加工的集成器”。

Gilles Retsin

Gilles Retsin and Stephan Markus Albrecht’s design for Nuremberg Concert Hall expresses the lightness of timber using 30-foot overhead CLT modules visible from the exterior.. Image© Filippo Bolognese
Gilles Retsin and Stephan Markus Albrecht’s design for Nuremberg Concert Hall expresses the lightness of timber using 30-foot overhead CLT modules visible from the exterior.. Image© Filippo Bolognese

伦敦建筑师、UCL巴特雷特建筑学院教授Gilles Retsin长期尝试计算设计和新颖的制造方法,而最近对木材的关注使他的实践朝着更大胆的新方向发展。例如,2019年初在伦敦皇家学院安装的巨型木结构,是他首次尝试通过微软的Hololens将增强现实技术(AR)应用于模块化木材结构。“我们使用AR将指令直接从数字模型发送到现场工作的团队,” Retsin解释道,“因此,AR帮助我们了解了全自动模型的构建过程,数字模型直接用来与现场人员和机器人进行通信。”

在最近举办于德国纽伦堡的国际比赛中,Retsin将目光更加长远,提出了世界上第一个机器人预制的木制音乐厅。该提案是与建筑师Stephan Markus Albrecht、工程咨询公司Bollinger-Grohmann、气候工程师Transsolar、和声学专家Theatre Projects合作设计的,利用了场地处于木材丰富的地区的优势,同时设想了该材料在应用上所挑战的独特建筑类型。建筑物的外形展现出材料的轻便性,主大厅使用了30英尺的锯齿CLT预制模块,表皮则采用了无缝玻璃,内部一览无余。

Retsin表示:“用木材设计不仅意味着更可持续的未来,而且促使建筑师彻底地从头开始设计建筑物。这是一项具有挑战性和创造性的任务,令我们重新审视架构的基础。”

Casey Rehm

A worm’s eye view of NN_House 1 reveals the back and forth between 3D neural network design and the limits of timber construction. Courtesy of Casey Rehm
A worm’s eye view of NN_House 1 reveals the back and forth between 3D neural network design and the limits of timber construction. Courtesy of Casey Rehm

对于SCI-Arc教授Casey Rehm来说,使用木材意味着一次性挑战建筑领域的诸多问题。鉴于在运输和制造方面的大量时间和材料成本,在洛杉矶很少使用木材作为建筑材料。“现在,” Rehm说,“该行业正在手动将二乘六的木板置入工业压机中,将它们压成面板,然后手动切割开预留窗户的位置。” 但他认为,如果木材废料本身被用作建筑材料,则该材料在全球范围内的成本效益可能会更高。

尽管木材在世界范围内已用于建造越来越大的结构,例如多层房屋开发和办公楼,但Rehm认为,该材料可以合理地采用较小的规模,以便快速部署。依照这种想法,Rehm一直在与他的学生一起研究方案,以生产廉价的CLT面板,在洛杉矶这个房屋十分短缺的城市建造无家可归者的房屋和附属住宅。

但是除了具有成本和材料效率方面的潜力外,Rehm甚至将木材用于他最具探索性的设计工作。NN_House 1是Rehm于2018年在加州oshua Tree的沙漠平原上提出的庞大单层房屋方案,其部分使用3D神经网络设计,以建立房间之间的划分,并模糊内部和外部之间的界限。该AI经过现代主义建筑师的训练产生了自己的特质,以开发具有不同解读的居住空间。

Kivi Sotamaa

The design of the Meteorite allowed for both a monolithic exterior and an intimate interior and room for secondary spaces for installation and storage. Courtesy of Kivi Sotamaa
The design of the Meteorite allowed for both a monolithic exterior and an intimate interior and room for secondary spaces for installation and storage. Courtesy of Kivi Sotamaa

作为在芬兰的执照建筑师,Kivi Sotamaa在他的社区中肯定不是独一无二的,因为他热衷于木材建造的广泛可能性。但是,他正在对国内的应用进行新颖的研究,以重新构想如何将木材用作房屋建筑的主要材料。

“陨石”是建筑师在赫尔辛基附近完全由本地CLT建造的三层楼住宅,采用建筑师“错位”的组织策略进行设计。按照Sotamaa的定义,该系统创建了两个截然不同的形式体系,以生成房间大小的间隙空间,充当建筑物的隔热、存储空间、和技术系统空间。Sotamaa解释道:“从美学上讲,错位策略允许在外部创建大规模的整体形式,以应对森林的规模,并在内部进行人类规模上复杂的空间布置。” 建筑师估计,房屋的CLT板块总计已从大气中隔离了59488千克,或约65吨的二氧化碳。

 “陨石”是使用虚拟现实(VR)开发并介绍给客户的,Sotamaa希望将其他可视化技术应用于木材建筑的设计和生产,包括增强现实(AR),使建造者可以在现场实时查看组装说明。Sotamaa解释说:“当零件按顺序排列并配有清晰的说明时,三维拼图的组装可以迅速有效地进行,比传统的施工过程节省了更多能源和资源。”

关于这位作者
引用: Reiner-Roth , Shane . "CLT交叉层压木板的实验性应用" [Material of the Future: 4 Architects that Experiment with Cross Laminated Timber] 15 5月 2020. ArchDaily. (Trans. Milly Mo) Accesed . <https://www.archdaily.cn/cn/939341/cltjiao-cha-ceng-ya-mu-ban-de-shi-yan-xing-ying-yong>

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