引領未來建築趨勢的材料 CLT木材能替代傳統建材?

   日期:2020-08-13     瀏覽:301    
核心提示:為什麼到了21世紀,木材經歷幾千年的沉寂後,又可以重新被賦予了奇蹟般的地位?儘管其粗糙的表面和獨特的組裝方式看起來似乎與當前全球大量的建築發展需求相反,但其耐用性、可再生性和封存碳的能力其實也引起建築業者的關注,並開始大量投資。

每隔一段時間,建築界就會研發出某種「神奇建材」。如同「混凝土」的發現,使羅馬帝國得以擴張,加上鋼鐵建材的出現,使城市達到過去無法想像的高度,同時,塑膠建材的出現也使建築內部和建築產業得以重振。

但為什麼到了21世紀,木材經歷幾千年的沉寂後,又可以重新被賦予了奇蹟般的地位?儘管其粗糙的表面和獨特的組裝方式看起來似乎與當前全球大量的建築發展需求相反,但其耐用性、可再生性和封存碳的能力其實也引起建築業者的關注,並開始大量投資。

「交錯層壓木材」就是一種,簡稱CLT,是一種高彈性的木材,採用窯干的杉木(雲杉/冷杉)指接材經分揀和切割成木方,經正交(90度)疊放後,使用高強度材料膠合而成的實木板材,強度足可替代混凝土材料,最早於上世紀90年代初在歐洲被開發使用,直到2000年才漸漸普及。

儘管世界各地的中、大型公司都在競爭建造最大或最高的木結構以證明其與混凝土和鋼的可比性,但實際上許多獨立建築師也一直在嘗試透過最新的製造方法、計算設計技術和原始材料的視覺化軟體,去合理應用這種材料。以下將透過一些當今的案例來講解為什麼木材可以替代混凝土、鋼和塑膠等建材。

AnnaLisa Meyboom

Courtesy of David Correa

2018年秋季,美國哥倫比亞大學(UBC)AnnaLisa Meyboom教授的15名學生,以及滑鐵盧大學的David Correa、Intelligent City的Oliver David Krieg以及22位參與者設計建造了第三屆年度Wander Wood 亭子,這是一個由不同的元件組成的扭曲的格子木質結構。

他們利用哥倫比亞大學高級木材加工中心提供的製造資源,包括CNC銑床和多軸工業機器人,該項目既是其設計團隊的學習機會,也是向廣大公眾展示木材是一種比現行材料還要能適應當代製造技術的材質。因為這座亭子已經過結構強度和耐用性的測試。

雖然這座亭子只需三天就能現場進行組裝完成,但是仍要花大量的時間和精力來進行前期的準備工作。因此,在建造這座亭子時就須建立嚴格的設計工作流程,使反覆運算設計過程與快速的幾何輸出平衡,能解決了裝配排序的邏輯問題。最後將亭子的每一塊進行銑削以互鎖到位,並用金屬鉚釘進一步固定。

該專案發起的目的旨在應用新型材料的教學用途,Meyboom教授表示,整個製造過程中都使用了標準的工業機器人,且專門設定用於木材的加工整合。

Gilles Retsin

Image© Filippo Bolognese

倫敦建築師兼巴特利特建築學院教授Gilles Retsin長期嘗試設計新穎的製造方法, 2019年初,在倫敦皇家學院安裝的巨型木結構上,建築師利用微軟的Hololens智慧型眼鏡,首次將擴增實境技術應用在模組化木材結構設計上。

Retsin教授解釋,透過擴增實境技術可以讓我們瞭解全自動化的模型構建過程,可直接透過指令和機器人進行更直觀的溝通。

近期在德國紐倫堡舉行的國際比賽中,Retsin還建造出世界上第一個機器人預製的木材音樂廳。該方案是與建築師Stephan Markus Albrecht、工程諮詢公司Bollinger-Grohmann、氣候工程師Transsolar和聲學專家Theatre Projects共同合作設計。

他們利用了木材的優勢,同時兼顧木材在應用所創造的獨特建築類型。建築物的形式是在大堂空間上使用30英尺的鋸齒形CLT預製模組,從而展示材料的輕度,由於採用了無縫玻璃圍護結構,這些模組將清晰地暴露在外。

Retsin說,木材設計不僅意味著更加可持續的未來,而且使建築師從頭開始徹底重新設計建築。這是一項具有挑戰性的創新任務。

Casey Rehm

Courtesy of Casey Rehm

對於SCI-Arc教授Casey Rehm而言,與木材合作意味著挑戰建築領域的許多問題。因為在運輸和製造上會耗費大量的時間和材料成本,但他認為,如果木材廢料可以作為建築材料,成本效益其實反而會更高,因為木材界正在著力研究如何將廢料木材壓成面板,然後切割使用。

儘管木材已在世界各地上開始建造越來越大的結構,例如多層房屋和辦公樓,但Rehm認為,該材料可以合理地適應小型規模建築,以便快速建設。本著這種精神,Rehm一直與他的學生研究,以生產廉價的CLT面板,並且在洛杉磯房屋短缺明顯的城市內,打造街友的房屋和附屬住宅。

然而,木材除了具有成本和材料效率方面的潛力外,建築師甚至將木材用於最具探索性的設計工作。 NN_House 1是Rehm於2018年在加利福尼亞沙漠平原上設計的龐大單層房屋,部分使用3D進行設計,以建立房間之間的劃分,並模糊內部和外部之間的界限。

Kivi Sotamaa

Courtesy of Kivi Sotamaa

長期研究木材建造的芬蘭建築師Kivi Sotamaa,他正在重新構想如何將木材用作房屋建築的主要材料。

Meteorite是建築師在赫爾辛基附近設計的三層住宅,完全由本地生產的CLT建造,採用建築師戲稱“the misfit”的組織策略進行設計。按照Sotamaa的定義,該建築創造出由兩個不同系統生成的間隙空間,這些間隙空間同時充當建築物的隔熱層、存儲空間和外殼。

他解釋,以美學上來說,這種策略允許在外部設計大規模的整體形式,以體現出一定的類似森林的規模,並在內部進行複雜的人類活動的空間佈置。建築師估計,這些房屋的CLT板共能減少59488千克(約65噸)的二氧化碳排放量。

Sotamaa希望將其他視覺化技術應用到木結構的設計和生產上,包括擴增實境技術,使建築商能夠在現場即時查看裝配說明。Sotamaa解釋說:“當碎片在現場有序擺放並有明確的指示時,三維的組裝就可以快速有效地進行,這與傳統的施工過程相比,可以節省能源和物資。

【本文授權轉載自專築網,原文刊登日期 2020-08-13】

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標簽: CLT,木材
 
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