哥倫比亞大學(xué)的木構(gòu)宿舍大樓 木構(gòu)大樓,正如雨后春筍不斷在全球拔地而起。這些建物夠堅(jiān)固嗎?會(huì)不會(huì)隨時(shí)間而腐朽?遇火災(zāi)不會(huì)燒光光嗎?這些很多人的疑問,對(duì)新一代的木建筑來說都不是問題,木構(gòu)摩天大樓的時(shí)代,可能很快就會(huì)到來。
說來說去,木建筑到底好在哪里?其實(shí),它的首要優(yōu)點(diǎn)就是施工經(jīng)濟(jì)。傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)需要灌漿,得花上好幾星期等其干燥;如果每層樓都要數(shù)周才能完成,一幢大樓累計(jì)起來的工期自然不短。但如果改用木料,所有樓板、墻柱都可先在工廠精確裁切,現(xiàn)場(chǎng)組裝即可,就像拼樂高積木,幾小時(shí)就能完成,非常省力簡(jiǎn)便。
再來,木料相對(duì)于鋼筋、混凝土,還有重量更輕、運(yùn)送更方便的優(yōu)勢(shì)。以東倫敦哈克尼區(qū)九層樓的木構(gòu)集合住宅Murray Grove來說,負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的建筑事務(wù)所便分析,若以鋼筋混凝土來蓋同樣規(guī)模大樓,要出動(dòng)九百輛大卡車、混凝土預(yù)拌車;但采用木料,最后只出動(dòng)一百車次大卡車,經(jīng)濟(jì)效益不言而喻。
哥倫比亞大學(xué)的木構(gòu)宿舍大樓,以53公尺、18樓的規(guī)模成為當(dāng)今最高木構(gòu)建筑,體現(xiàn)了木建筑的技術(shù)創(chuàng)新,也展現(xiàn)加拿大結(jié)合永續(xù)林業(yè)與環(huán)境保護(hù)的決心。 各式新建材問世 木建筑更強(qiáng)韌
追根究底,建筑業(yè)之所以重新?lián)肀玖?,而且愈蓋愈高,關(guān)鍵就是合板與CLT(交錯(cuò)層壓木材)建材的普及。今日的木料,已跟傳統(tǒng)原木不一樣了。
經(jīng)手不少木建筑的PLP設(shè)計(jì)事務(wù)所建筑師Kevin Flanagan,便巧妙將CLT比擬成碳纖材料;如同新型飛機(jī)非得使用碳纖材質(zhì),未來建筑也會(huì)借由木料,達(dá)到質(zhì)輕、經(jīng)濟(jì)、省能的理想。 仔細(xì)探究,現(xiàn)代木建筑主要采用三種材質(zhì)。第一種是“膠合層積材”,也稱“集成材”(Glulam),主要用于筆直的橫梁或柱子,問世半世紀(jì)以來行之有年;第二種是“單板層積材”(Laminated Veneer Lumber, 簡(jiǎn)稱LVL),以原木為原料旋切成單板,經(jīng)高溫干燥,再將單板以同向順紋的組合,進(jìn)行涂膠熱壓后膠合而成,強(qiáng)度可跟混凝土相當(dāng)。 至于第三種,也是最近大量應(yīng)用的“交錯(cuò)層壓木材”(Cross-Laminated-Timber,簡(jiǎn)稱CLT),正是近年高層木建筑迭有突破的主因。
CLT的原材,往往來自原本經(jīng)濟(jì)價(jià)值不夠高的零碎木料,借由三層、五層、七層不同的膠合拼組,加強(qiáng)韌度,重新變成可用的板材。制成6公尺長(zhǎng)、50公分寬等尺寸后,能直接用作壁面、樓板,也可裁切后鋪至屋頂。
哥倫比亞大學(xué)木構(gòu)宿舍大樓的橫梁及17層樓板,均由「交錯(cuò)層壓木材」組成,建物覆面也有七成采用木料。 省能又感性 木建材擁有更多誘因
木料不但比鋼鐵輕、更容易運(yùn)送,運(yùn)送過程耗損的石化燃料也比較少。由于木料重量只有混凝土的五分之一,因此原本因鋼筋水泥過重而無法興建高樓的地區(qū),也有可能因此突破高度限制。而在質(zhì)輕之外,木料也具有極高韌度,甚至連鋼筋、鋼板等建材也難以企及。
對(duì)投入木構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)者而言,裸露的木料自成美感,無需再多加裝飾,成為引人入勝的簡(jiǎn)約優(yōu)點(diǎn)。而對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)來說,木構(gòu)建筑組裝過程快速、安靜、無毒,也為工班帶來良好工作環(huán)境,可謂好處多多。
若從心理學(xué)研究切入,木頭的質(zhì)地、觸感、香氣,對(duì)于人的情緒均有正面提振效果,甚至可產(chǎn)生紓解壓力、降低血壓、增進(jìn)溝通與學(xué)習(xí)、情緒療愈等功能。而木料天生具有的溫暖觸感,甚至讓人愉悅的氣味,都能使人產(chǎn)生回歸自然的心理感受。
在諸多優(yōu)點(diǎn)下,人們的觀念逐漸轉(zhuǎn)變。全球頂尖的跨國工程營造品牌Arup便在2019年3月發(fā)表“重新思考木建筑”報(bào)告,以減少碳排為目標(biāo),支持木料等永續(xù)建材的大量運(yùn)用與推廣。 這份報(bào)告說明,在密集的都市環(huán)境中,木建筑具備省時(shí)、減噪、降低廢棄物、易運(yùn)送、易組裝等優(yōu)點(diǎn);而通過電腦運(yùn)算,還能精密掌控木料裁切組裝、達(dá)到更高經(jīng)濟(jì)效益,這些都是支持木料運(yùn)用的理由。
負(fù)責(zé)臺(tái)南美術(shù)館二館設(shè)計(jì)的日本建筑師坂茂,也曾在瑞士蘇黎世為媒體公司Tamedia設(shè)計(jì)木構(gòu)企業(yè)總部大樓。 高樓與公共建筑 也邁向木構(gòu)時(shí)代
2019年2月,全球各大媒體出現(xiàn)了一則新聞,引起設(shè)計(jì)圈極大關(guān)注。日本計(jì)劃在2041年完成一幢破紀(jì)錄的木構(gòu)摩天大樓,住友林業(yè)與日建設(shè)計(jì)株式會(huì)社打算投入一項(xiàng)“W350”專案,在東京蓋出包含住宅、飯店、辦公、零售等復(fù)合用途的350公尺、七十層超高大樓,以慶祝住友集團(tuán)350周年紀(jì)念;它的高度不但比當(dāng)今最高木建筑—加拿大溫哥華的英屬哥倫比亞大學(xué)學(xué)生宿舍高出四倍,落成后也將躍身為東京第一高樓。
這幢大樓預(yù)計(jì)會(huì)有九成木構(gòu),搭配一成的支撐鋼管(Braced Tubes)結(jié)構(gòu),以因應(yīng)東京位處地震帶的挑戰(zhàn),預(yù)計(jì)將用掉18萬平方公尺的日本在地木材,耗資56億美金,造價(jià)比一般同級(jí)大樓高上一倍。 為什么造價(jià)如此昂貴,還要偏向木建筑挑戰(zhàn)?答案就在于業(yè)主意圖展現(xiàn)新時(shí)代的設(shè)計(jì)思維,體現(xiàn)“環(huán)?!迸c“永續(xù)”的未來。
雖然過去日本傳統(tǒng)建筑多屬木造,但祝融之禍的陰影,一度讓木造建筑大幅減少。不過近年隨著材料處理技術(shù)的進(jìn)步,木建材在防火、防水、防震、防蛀等面向均有大幅進(jìn)步,因此木建筑頗有卷土重來之勢(shì)。 而另一方面,日本政府對(duì)公共建筑與私人住宅,也不斷針對(duì)木建材的使用進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)與鼓吹,間接造成木建筑的重新復(fù)蘇。
瑞士Tamedia企業(yè)總部 劃時(shí)代里程碑 木構(gòu)大樓可行性高
要整體說明木建筑朝向天空挑戰(zhàn)的趨勢(shì),不得不提幾個(gè)劃時(shí)代的里程碑。 2009年,東倫敦的哈克尼區(qū)(Hackney),就已出現(xiàn)前述九層樓的木構(gòu)集合住宅Murray Grove,創(chuàng)下當(dāng)時(shí)世界紀(jì)錄。到了2013年,以木料與紙管為建材出名的日本建筑師坂茂,也在瑞士蘇黎世為媒體公司Tamedia設(shè)計(jì)木構(gòu)的企業(yè)總部,引起一陣驚嘆。
而回溯這股向天空發(fā)展的劃時(shí)代紀(jì)錄,還是得首推2017年在加拿大溫哥華落成的英屬哥倫比亞大學(xué)布洛克公地(Brock Commons)學(xué)生宿舍。這是全球首座由木料、鋼骨、混凝土共構(gòu)的十四層以上建筑,53公尺、18樓的規(guī)模成為當(dāng)今最高木建筑。 回顧施工實(shí)況,在預(yù)鑄零組件運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后,只花了七十天不到的組裝工期,加上后續(xù)裝潢,比預(yù)定時(shí)間還提早四個(gè)月完成,就向四百多位住戶敞開大門。這種施工上的經(jīng)濟(jì),成為高層建筑漸向木料靠攏的關(guān)鍵原因。而實(shí)際的使用案例在獲得好評(píng)后,更促成木構(gòu)大樓加速發(fā)展。
德國漢堡的海港城(Hafencity)也宣布規(guī)劃德國首幢木構(gòu)大樓,64公尺的18層住宅,將成為歐洲規(guī)模最可觀的都市開發(fā)計(jì)畫之一。 善用木構(gòu) 可讓“森林”重回城市
木建材盡管還不能說是十全十美,但與鋼筋混凝土相比,仍然具有十足優(yōu)點(diǎn),值得人們好好探索其潛力。
相較于鋼筋水泥,木料最終極的不同,就是它具有可再生性,只要持續(xù)造林,就能取得源源不絕的原料;而在樹木生長(zhǎng)的過程中,不斷吸收二氧化碳,對(duì)于減緩溫室效應(yīng)更是很有幫助。 很多人不免擔(dān)憂,全世界不是一再呼吁停止濫砍濫伐?
的確,只要經(jīng)過適當(dāng)規(guī)劃與管理,計(jì)劃性采林除能防止森林野火,還能增強(qiáng)森林抵擋大火的能力;在非保留地控制樹林密度與林場(chǎng)棲息地環(huán)境,也能讓生物多樣性保存得更好。
防火耐震有保障 現(xiàn)代木料其實(shí)夠安全
另外,人們對(duì)于木構(gòu)大樓的疑慮,主要來自防火、耐震、抗潮等考量。其實(shí)木頭只要做好防潮,沒那么容易腐朽,全世界就有很多古老的木造建筑保留下來。
實(shí)驗(yàn)證明,CLT板材在經(jīng)過具防火性的黏膠膠合與熱壓塑形后,由于已經(jīng)過縱橫交叉排列、去除節(jié)點(diǎn)等篩選,能有效避免材質(zhì)的結(jié)構(gòu)弱點(diǎn),強(qiáng)韌度甚至可比鋼筋。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還證實(shí),木構(gòu)房屋在經(jīng)歷地震時(shí),通常只產(chǎn)生位移等問題,但鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)卻往往產(chǎn)生梁柱爆裂、鋼骨扭曲、房屋傾斜等現(xiàn)象,耐震度反而不如木料。 另外,經(jīng)過處理的CLT,易燃性也大有改善。根據(jù)實(shí)驗(yàn)顯示,使用CLT興建的木屋遇上火災(zāi)時(shí),室內(nèi)家具雖難逃一劫,但CLT木料不會(huì)燒透,只會(huì)產(chǎn)生表層焦化就止燃,保持結(jié)構(gòu)完整。
反之,鋼骨建筑遇上大火,很容易熔化變形而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)弱化,證明CLT的耐火性不一定比較差,讓人們對(duì)于木構(gòu)材料的安全性,又多增加一項(xiàng)觀念層面的翻轉(zhuǎn)。