在多伦多大学校园里，就在足球场的对面，一栋 14 层高的大楼正在拔地而起小学生手淫和邻居女孩，改日这里将用作教室和教员工办公室。不外，这栋大楼的建造形状可不一般 —— 工东谈主们并不是用传统的钢筋混凝土，而是通过拼接一块块巨型预制木制梁、柱和面板，将整栋建筑“组装”起来。
每当一块木制构件被平板卡车送到工地，一台肥大的吊车就会将其吊起并固定到位，同期工东谈主们用金属结合件将它紧紧拼接起来。如今，这座半完工的大楼看起来就像一件正在组装的“平板包装产品”，让东谈主不禁赞誉它私有的建造形状。
这座大楼弃取了一种名为“胶合木”的新时候。在这种建筑形状中，用雄伟的预制木柴构件代替了传统的钢梁和混凝土，这些木柴的长度致使不错逾越半个足球场。诚然这种时候当今还不算普及，但它正在变得越来越受接待，并缓缓成为群众天空线中的新亮点。
胶合木不仅具备出色的实用性，还能为室内空间增添谢绝与好意思感。图中展示的是位于俄勒冈州波特兰市的一栋八层高的 Carbon12 公寓单位，完好意思讲授了这种材料的私有魔力。图片着手：KAISER + PATH
当今，群众最高的胶合木建筑是位于密尔沃基的 25 层 Ascent 摩天大楼，于 2022 年完工。据统计，死一火 2022 年，群众已有或正在建造的八层及以上胶合木建筑共有 84 座，另有 55 座正在预备中。其中，70% 的现存和改日建筑位于欧洲，约 20% 在北好意思，其余分散在澳大利亚和亚洲。这一数据来无礼层建筑与都市东谈主居委员会的阐述。若将较小的建筑也纳入统计，死一火 2023 年，仅在好意思国就已建成至少 1700 座胶合木建筑。
胶合木动作一种新兴材料，正成为高能耗的钢筋混凝土的有劲替代品。要知谈，混凝土和钢铁的出产过程加起来孝顺了近 15% 的群众二氧化碳排放量。诚然众人们关于胶合木在粗放征象变化中的本色作用仍有争论，但许多东谈主投诚，它比现存的建筑材料对环境愈加友好。毕竟，胶合木的中枢材料是木柴 —— 一种可再生资源，为建筑业的可捏续发展提供了新的但愿。
胶合木还带来了一种判然不同的好意思学体验，使建筑更具私有魔力。“东谈主们早就对钢筋混凝土感到厌倦了，”多伦多大学胶合木有计划所的建筑科学家泰德・凯西克（Ted Kesik）说谈，该有计划所接力于于鼓励胶合木的研发与应用。木柴凭借其谢绝首肯的外不雅和当然的纹理变化，能为建筑增添更多视觉上的愉悦感。“东谈主们其实很可爱看木头，”他补充谈，这种当然的好意思感恰是胶合木的迷东谈主之处。
一样是木柴，结构更苍劲
在线看伦理片用木柴建造大型建筑并不是什么崭新事。早在 18 和 19 世纪工业化时期，大型工场和仓库的兴起就催生了“砖梁结构”—— 用粗大的木梁支捏外部砖墙的框架式建筑。然而，跟着建筑越来越高，施工者转向了混凝土和钢材动作主要支捏材料。木质建筑缓缓被戒指在住宅和一些袖珍建筑中，主要使用的是在家得宝（好意思国度居建材用品零卖商）等建材超市常见的程序尺寸木柴。
然而，梗概 30 年前，德国和奥地利的建筑商开动尝试将这种常见的程序木柴蜕变为大型木质构件的新时候。他们通过使用钉子、木榫和胶水，将较小的木块组合成雄伟的、坚固的、举座性的木柴结构，而这一过程无需砍伐古老的成材大树。这种立异为木柴建筑带来了新的可能性。
常驻在瑞士使命的德国工程师尤利乌斯・纳特勒（Julius Natterer）是鼓励这些新材料建造步伐的前驱之一。同期，奥地利建筑师赫尔曼・考夫曼（Hermann Kaufmann）等东谈主也凭借胶合木边幅缓缓崭露头角。其中包括 1997 年建成的奥地利 Ölzbündt 公寓，以及 2017 年完工的加拿大英属哥伦比亚大学 18 层学生寝室 Brock Commons。这些边幅为胶合木在建筑边界的应用获得了平淡关注。
从旨趣上看，胶合木就像是放大版的胶合板：将较小的木片在大型专用压机等分层重叠，并用胶水在压力下安稳联结。如今，最长可达 50 米的胶合梁（频繁称为胶合木或“Glulam”）不错替代钢结构，而厚度可达 50 厘米的胶合板（频繁称为交错层压木柴或“CLT”）则不错替代墙体和地板中的混凝土。这些材料的应用让木柴在大型建筑中怡悦了全新的人命力。
图为胶合木的两种常见类型。胶合板（左）：简称 CLT，由多层薄木板胶合制成，木纹取向隔离，能用作墙壁、地板和天花板。胶合梁（右）：也叫 glulam，由多层长木板胶合制成，木纹取向平行于长边处所，常用作柱和梁。
这些木质复合材料的强度令东谈主诧异 —— 按分量策动，它们致使比钢还要强。不外，想要达到与钢交流的强度，胶合木构件需要更大体积。跟着建筑高度的增多小学生手淫和邻居女孩，木质支捏结构必须变得更厚，而厚度到了一定进程后就会占据过多的空间。因此，在像 Ascent 摩天大楼这么的高层胶合木建筑中，建筑师频繁会弃取木柴、钢材和混凝土的搀杂结构，以均衡强度与空间欺骗。
从历史上看，使用胶合木建造高层建筑最卓越的安全隐患之一即是失火。直到最近，许多建筑规章仍将木质结构的使用戒指在低层建筑范围内。
诚然建筑不需要皆备防火，但必须具备满盈的耐火性能，以确保在失火中不会连忙垮塌，从而为消防员争取时期欺压火势，同期让住户安全除去。举例，传统摩天大楼使用的材料频繁条件在失火中粗略保捏结构完整性至少三个小时或更永劫期。
为了讲明胶合木的防火性能，工程师会将木质构件放入燃气加热室中，监测其结构完整性。此外，还会对胶合木建筑的模子进行失火模拟测试，并记载履行扫尾。这些考查为评估胶合木在失火中的发达提供了科学依据。
这些测试缓缓让监管机构和客户投诚，胶合木粗略在失火中保捏满盈永劫期的耐烧性，从而达到防火安全程序。这部分收获于木柴名义在活气初期会连忙变成一层炭化层，这层炭化层起到隔热作用，有用保护里面结构免受高温影响。
胶合木在 2021 年迎来了伏击的认同 —— 国外程序委员会（International Code Council）修改了《国外建筑程序》（International Building Code），允许胶合木建筑的高度可达 18 层。动作群众许多地区建筑规章的参考程序，这一改换瞻望将鼓励更多地方更新干系程序，使高层胶合木建筑的审批从“特批”安宁转为通例许可，为胶合木的平淡应用铺平谈路。
不外，胶合木建筑仍面对其他挑战。“信得过的问题不是火，而是潮湿，”内华达大学拉斯维加斯分校的建筑师兼城市可捏续发展学者斯特芬・莱曼（Steffen Lehmann）说谈。
统统建筑都需要欺压潮湿，但对胶合木来说，这少量尤为要津。潮湿的木柴容易受到真菌侵害并眩惑白蚁等虫豸，导致结构老化。为此，建筑商会在输送和施工过程中谨防防护木柴受潮，并制定全面的潮湿处治决策，举例设想高效的供温煦透风系统，以防潮湿累积。此外，为了进一步防护虫害，木柴不错经过化学防虫剂处理，或者在来回大地的地方加装金属网或其他物理障蔽提供保护。
另一个问题是声学性能，因为木柴传导声息的能力极端强。为了改善这少量，设想师会使用隔音材料，在墙体之间留出闲隙，并装配架旷地板等多种步伐来减少声息的传播，从而提高建筑的隔音成果。
胶合木的潜在上风
粗放群众变暖的要津路线之一是减少建筑行业的温室气体排放，这一部分当今占群众排放量的 39%。维也纳中欧大学的环境科学家戴安娜・厄尔格-沃萨茨（Diana Ürge-Vorsatz）暗示，胶合木和其他基于生物的建筑材料可能在这一致力中阐扬伏击作用。通过鼓励使用这些低碳材料，建筑行业有望在群众减排指标中上演更积极的变装。
在 2020 年发表于《环境与资源年度驳倒》的论文中，戴安娜・厄尔格-沃萨茨和她的共事援用了木柴行业的一项估算：位于不列颠哥伦比亚省的 18 层高 Brock Commons，与弃取混凝土和钢材建造的访佛建筑比拟，减少了约 2432 公吨的二氧化碳排放量。其中，679 公吨的减排源于木柴制造过程中产生的温室气体显赫少于混凝土和钢材，而另外 1753 公吨的二氧化碳则被封存在建筑的木柴中。
“如若使用生物基材料，咱们就能兑现‘双赢’，”厄尔格-沃萨茨说谈。
就像宜家的产品一样，胶合木建筑是由预制的构件组装而成的。举例，位于魁北克市的 Origine 公寓，其建造速率比传统建筑快了约 25%。这种模块化的施工形状不仅提高了效用，还为建筑行业带来了全新的操作模式。图片着手：CECOBOIS
然而，当今东谈主们对胶合木在征象方面的关怀，很猛进程上是基于一些伏击假设。举例，好多测算都假设用于胶合木建筑的木柴和会过援手新树得到皆备替代，而况这些新树在滋长过程中粗略在交流时代内给与与原始树木等量的二氧化碳。然而，一些环保组织指出，如若用速生树种援手园替代老龄林，这些新援手的树木可能恒久无法达到原始树木的范围。此外，东谈主们还担忧，跟着对木柴需求的增多，可能会导致更多的丛林砍伐，并占用更多的地皮，从而影响食粮出产。
干系有计划频繁还假设，一朝木柴被用于建筑，其所含的碳就会被长久封存。然而，本色情况并非如斯。一棵被砍伐的树，并不是统统部分都会插足最终的建筑产品中。树枝、树根以及锯木厂产生的废物可能会古老或被废弃。而当建筑被拔除时，如若木柴被丢弃在垃圾填埋场，其所含的碳可能会以甲烷和其他排放物的局势从头开释到大气中。这些身分使得胶合木的碳封存效益在全人命周期中存在一定的不细则性。
“许多建筑师对此感到困惑，”非牟利组织“碳引导力论坛”的建筑师兼环境有计划员斯蒂芬妮・卡莱尔（Stephanie Carlisle）说谈，“这竟然靠谱吗？”她在念念考胶合木是否老是粗略带来净效益。她合计，胶合木确乎具有征象效益，但要明确这些效益的具体进程，还需要进行更多真切的有计划。
与此同期，胶合木正引颈一种全新的建筑模式 —— 集成设想。在传统的建筑经由中，频繁是由建筑师先完成设想，然后分包给不同的公司认真各个才调的施工，从打地基到搭建框架，再到装配透风系统等，每个阶段相对寂寞。而集成设想则冲破了这种分割式经由。
在集成设想中，正如凯西克所说，设想阶段愈加细巧，而况从一开动就让各干系公司参与其中。在这个过程中，不同构件若何组合和协同使命会事前预备好。构件的精准尺寸和花样都在设想时细则，致使连结合点的预钻孔也提前完成。这种形状使得许多构件不错在工场中通过先进的策动机欺压竖立预制完成，然后再运至施工现场进行组装。
许多建筑师都可爱这种模式，因为它让他们对建筑构件有了更大的掌控力。而且，由于多半使命在前期依然完成，施工现场的建造速率不竭更快。莱曼暗示，这种建筑模式不错让施工速率比传统建筑快多达 40%。
凯西克描摹，胶合木建筑的制造过程更像是汽车出产 —— 各个寂寞的部件在工场完成后输送到最终地点进行组装。“当胶合木建筑的构件运抵施工现场时，它本色上就像一件放大版的宜家产品，”他说，“统统部分都会严丝合缝地拼接在沿途。”
作家：Kurt Kleiner
翻译：Eyshen审校：7 号机
原文衔接：Sustainable building effort reaches new heights with wooden skyscrapers
本文来自微信公众号：中科院物理所（ID：cas-iop），作家：Kurt Kleiner
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