CLT的实践性应用 | 畏研吾 CLT面板螺旋展馆/悉尼国际中心等

CLT概述


交叉层压木板CLT( Cross-laminated timber) 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。CLT是一种创新的木材产品,于1990年代初在奥地利和德国推出,并在欧洲的住宅和非住宅应用中越来越受欢迎。交叉层压木材(CLT)技术是北美建筑中相对较新的技术,正逐渐定义成一种新的木材体系,称为大块或“大宗”木材。

在1990年代中期,奥地利进行了工业与学术界的联合研究,从而推动了现代CLT的发展。经过数年的缓慢发展之后,CLT的建筑在2000年代初显着增加,一部分原因是绿色建筑的发展和建筑效率的提高,也归因于木材产品的认可度提高和市场及销售渠道的改善。另一个重要因素是,人们认为CLT与砖石和混凝土一样是强承重建筑系统。这种系统在许多欧洲国家的单户住宅和多层住宅建筑中很常见。

在过去的几年中,欧洲使用CLT面板的建筑数量有所增加。使用CLT在世界范围内建造的数百座令人印象深刻的建筑物和其他结构,表明该产品可为建筑业提供许多优势;欧洲的经验表明,在中高层建筑中CLT体系具有很强的优势和竞争力。

  • 设计使用具有较强灵活性。CLT可用于墙壁,屋顶金额天花板等。通过增加层数可以容易的增加板材的厚度,并且通过将面板连接在一起可以增加板材的长度。
  • CLT材料具有极高的预制性,施工过程中易于处理。能帮助推进项目进度——在施工过程中具有关键优势,尤其体现在中层建筑(5-10层)中,由CLT制造的地板或墙壁可以在达到施工现场之前完全准备好,可以速断交付周期并可能减低整体施工成本。
  • CLT面板质量轻,能够相应减轻基础承重压力,减少基础用量。在施工过程中对机械的量级要求较低,不必使用大型机械即可完成安装。
  • 具有良好的隔音性和耐火性能。由多层木材制成,根据面板的厚度,CLT的隔热性能可以达到很高。
  • 绿色环保,生态友好。CLT是一种绿色可持续材料,由木材制成,不需要在生产过程中燃烧化石燃料。
  • CLT的生产可分为九个步骤:初选木材,木材分组,木材刨平,木材切割,粘合剂应用,面板铺设,装配压制,质量控制和最后的营销运输。

对CLT体系的使用,有许多优秀的建造和设计案例。

 

作为围护结构——CLT面板螺旋展馆 | 隈研吾(2020)


 

隈研吾建筑事务所在日本东京都中央区的晴海设计建造了一座临时展馆,用以开展活动和表演。展馆使用钢框架搭建,结合CLT面板形成了一个朝着天空螺旋上升的结构。使用CLT面板作为外围护材料,充分利用了木材温暖自然的气氛属性。

CLT给人以温暖舒适的视觉和空间感受。

 

作为承重结构——悉尼国际中心 | Tzannes(2017)


悉尼国际中心由 Tzannes 建筑事务所为联盛集团(Lend Lease Group)打造,该建筑地上六层楼的结构全部是由交叉层压木材CLT或者木材建造,包括所有的楼板、柱子、墙面、屋顶、电梯通风处等结构性构件,并由底层地面的混凝土基础结构支撑以上木结构构件。整个建筑大约使用了3500立方米的可持续生长的环保木材。并且因为在材料运用是避免混凝土的使用,它减少排放了成千上万吨的温室气体。

International House, Barangaroo, by Tzannes
International House, Barangaroo, by Tzannes
International House, Barangaroo, by Tzannes
International House, Barangaroo, by Tzannes
International House Interiors, Hickson Road, Barangaroo, by Tzannes Architects, 2017
International House Interiors, Hickson Road, Barangaroo, by Tzannes Architects, 2017
International House Interiors, Hickson Road, Barangaroo, by Tzannes Architects, 2017
International House Interiors, Hickson Road, Barangaroo, by Tzannes Architects, 2017
International House Interiors, Hickson Road, Barangaroo, by Tzannes Architects, 2017
International House Interiors, Hickson Road, Barangaroo, by Tzannes Architects, 2017

悉尼国际中心是大宗木材在商业地产市场中得到很好应用的一个典型案例,木材可以成为传统混凝土结构的替代品,让建筑本身也有更多机会为低碳可持续的城市发展做出贡献。

International House, Barangaroo, by Tzannes

 

作为承重结构——澳大利亚 布里斯班 25King | Bates Smart (2018)


在悉尼国际中心落成的一年之后,2018年11月,由 Bates Smart 设计的澳大利亚新的最大木材工程商业建筑在布里斯班开幕。“25 King”办公综合体高45米,共10层,是澳大利亚最高的木结构建筑,“在商业建筑设计中开辟了新的前沿”。该结构的特点是胶合板和 CLT(交叉层压木材)元素的混合,以满足现代和未来对功能和可持续性的需求。不用钢和混凝土作为主要结构元素,导致碳足迹显著降低,将碳封存在木结构中。

室内使用CLT 板抵消传统结构对吊顶的要求,使屋顶更高并且有柔软的表面和声学效果,以及更温暖的氛围。该方案的柱沿着一个6 × 8米的网格,由 Glulam 天花板梁的跨度决定,这样的排布提供一个亲密的开放式尺度,兼具灵活性。该方案遵循可持续发展原则,节约了大量成本,减少了74%的碳排放,减少了46%的能源消耗,与混凝土相比节省了20%的重量,而且在非现场预制的情况下,工期仅为15个月。

每完成一个木材工程项目,建筑师就会更多地了解 CLT 作为一种新型建筑材料的潜力,以及我们如何在所有类型的建筑上使用它进行工作和创新。这个建筑标志着该行业对CLT的真正承诺。很高兴看到这些想法在全球范围内生根发芽,我们也很高兴以我们在 25 King 中学到的经验做出贡献。
—— 负责人 Philip Vivian

 

作为承重和围护结构——比利时欢迎展馆 | Art & Build(2020)


比利时举办的第85届利布拉蒙农业博览会中《Welcome Pavilion》展馆受到了大众的欢迎。该展馆首次采用了冷弯CLT板作为结构材料,由建筑事务所Art & Build和设计公司Saïse共同设计,与结构事务所Ney & Partners/WOW 和生产商Laminated Timber Solutions协作完成。

比利时第85届博览会的主题是“谁将建造我们未来的城市?”Art & Build建筑事务所及相关设计团队试图探索利用数字技术与传统的森林行业相碰撞,该展馆被安置在活动场地中心,这是“木结构作为传统混凝土建筑的良性替代品”的有说服力的证据。

基于对晶格铰链弯曲的初步研究(一种被数字工具重新唤起的传统工艺),设计团队希望以基于6厘米厚的CLT面板的结构性能来实现更大尺度的作品。预制结构的仿生灵感来自香蕉树干非凡的结构效率,它由16个面板组成,以双螺旋形式排列,通过楼梯踏板在结构上相连。展馆的跨度为8米,高度为5.4米,而这可以是一座潜在的超级建筑的一段切片,使游客可以登高俯瞰整个集市和森林的全景。

Ney&Partners / WOW的工程师Benoit Hargot说: “开口的大小是根据曲率半径确定的,曲率半径趋向于向结构中心减小,从而形成变化的图案。” 许多参观者将展馆体验描述为 “灵性的” 。

 

概念性竞赛方案——木制音乐厅 | Gilles Retsin(2020)


在最近举办于德国纽伦堡的国际比赛中,伦敦建筑师、UCL巴特雷特建筑学院教授Gilles Retsin提出了世界上第一个机器人预制的木制音乐厅。该提案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。”

 

结语


CLT面板和CLT建造体系的流行和普遍应用正说明了传统的原始材料木材在新技术和新构造方式的指导下重新流行起来的可能。木建构作为一种传统且新颖的建造方式,还有更多的可能性等待被开发,作为一种碳封存的方式,在日益著重低能耗和碳平衡的城市发展中也必将逐渐被重视起来。如今CLT建造体系已被证明可以作为传统混凝凝土结构的替代,这在建筑架构体系和建筑绿色节能等方面必将产生重大影响。

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