最先進(jìn)的木制摩天大樓

凱米

井噴的木制摩天大樓

木材曾經(jīng)是人類廣泛采用的最古老的建筑材料，直到100多年前，木材還牢牢占據(jù)著“建材老大”的地位。然而，自從19世紀(jì)末人類迷戀上了摩天大樓，木材漸漸被冷落，取而代之的是更加堅(jiān)固的鋼筋水泥。不過(guò)，隨著科技的發(fā)展，木材技術(shù)正悄悄地進(jìn)行著升級(jí)，近年來(lái)一些高層的木質(zhì)建筑紛紛拔地而起，這仿佛預(yù)示著一場(chǎng)新的建筑革命即將打響。

比如，在倫敦東部的肖爾迪奇區(qū)，就坐落著一棟非常有名的木質(zhì)大樓，它名叫“斯塔德豪斯公寓”。從表面看，這棟樓一點(diǎn)都不驚艷，其灰白色調(diào)的外墻跟陰郁的倫敦天空幾乎搭配得天衣無(wú)縫，但讓它與眾不同的是內(nèi)部：地板、天花板、電梯井和樓梯均系木質(zhì)，而非鋼材和水泥。這棟7層的木質(zhì)大樓是在2008年建成的，它高約30米，成了當(dāng)時(shí)全球最高的木材大樓。不過(guò)，斯塔德豪斯公寓并沒(méi)能在“世界最高木結(jié)構(gòu)大樓”的寶座上坐多久。2012年，澳大利亞的墨爾本市又建成了10層、32米高的高層住宅樓，名叫“福泰公寓”。幾年后，2016年9月20日，加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)的一棟18層、53米的全木結(jié)構(gòu)學(xué)生公寓樓又宣告封頂。

在未來(lái)，仍有許多更高的木質(zhì)建筑正在規(guī)劃之中：2017年，荷蘭首都阿姆斯特丹將要迎來(lái)一座被命名為“Haut”的21層木質(zhì)公寓大廈，高達(dá)73米；瑞典政府則已批準(zhǔn)在首都斯德哥爾摩建一棟34層高的木質(zhì)摩天大樓，高度將達(dá)到近百米，預(yù)計(jì)將在2023年竣工……看起來(lái)，木制摩天大樓正成為建筑業(yè)的新潮流。可以預(yù)見(jiàn)，隨著建筑師們彼此較勁，相互競(jìng)賽，還將會(huì)有更多、更高的木質(zhì)摩天大樓走入人們的視野。

新型的超強(qiáng)木材

但你可能會(huì)感到疑惑：摩天樓的建筑材料必須很堅(jiān)固才能承受自身的重量，而木材當(dāng)初就是因?yàn)榇嗳跻渍?、容易燃燒才走向“衰敗”的，那么，木材如何能夠用?lái)建造高層建筑呢？這一切要?dú)w功于交錯(cuò)層壓木材（cross laminated timber，簡(jiǎn)稱CLT）的發(fā)明。這種技術(shù)能夠讓木材變得和鋼筋水泥一樣堅(jiān)固，現(xiàn)在的所有木質(zhì)摩天大樓都是依靠這種技術(shù)建成的。

其實(shí)，交錯(cuò)層壓木材技術(shù)的誕生已經(jīng)有20年的歷史了。20世紀(jì)90年代中期，奧地利政府為了消化本國(guó)過(guò)量的木材供應(yīng)，決定研發(fā)更結(jié)實(shí)的新型“工程木”，結(jié)果就發(fā)明了交錯(cuò)層壓木材技術(shù)。這種技術(shù)精心分揀經(jīng)過(guò)了人工干燥處理的木材（通常是云杉木），然后將其切割成方木板條。這些木板條被一層一層依次疊放，每一層的木材紋理方向都與下一層正交（成90°），一起堆成一塊很厚的多層木板。接下來(lái)，工人使用高粘度的建筑膠水將單層木板條相互膠合，再用巨大的壓力（比如用真空壓力機(jī)）將木板擠壓在一起，最終，堆積的層木相互緊鎖形成了堅(jiān)固的實(shí)木板材。

那么，交錯(cuò)層壓木材的性能如何呢？科學(xué)家認(rèn)為，普通的木材縱向結(jié)實(shí)，但橫向比較脆弱，而交錯(cuò)層壓木材中木纖維成直角交錯(cuò)的層狀結(jié)構(gòu)，則可以保證木材在橫縱兩個(gè)方向上都具有同樣高的硬度，這使得木材承重能力能夠大幅度提高。實(shí)驗(yàn)測(cè)試也表明，交錯(cuò)層壓木材可以替代水泥或鋼材用于高層建筑之中。而且，交錯(cuò)層壓木材作為一種建筑材料相互拼接的時(shí)候，其穩(wěn)定性和抗震能力也是極好的。比如，日本三木市就專門做過(guò)實(shí)驗(yàn)，在防震實(shí)驗(yàn)室里，一座由交錯(cuò)層壓木材建造的7層建筑就經(jīng)受住了一系列高強(qiáng)度的地震模擬測(cè)試。

除了性能堪比鋼筋水泥，交錯(cuò)層壓木材還具有使用便利、施工高效的優(yōu)勢(shì)。在交錯(cuò)層壓木材技術(shù)問(wèn)世的時(shí)候，也正值建筑業(yè)經(jīng)歷自身的技術(shù)革命之時(shí)。過(guò)去，建筑師得手繪建筑圖紙，交給土木工程師，后者將這些圖紙轉(zhuǎn)化為細(xì)節(jié)，對(duì)每根木梁、每塊鋼板作出規(guī)格說(shuō)明。需要的建筑配件將在加工廠一塊塊切割組裝好，這個(gè)過(guò)程成本高、耗時(shí)長(zhǎng)，而且往往并不精確。而現(xiàn)在，這些工作都由電腦完成。建筑師用三維的AutoCAD軟件設(shè)計(jì)，做出材料規(guī)格說(shuō)明，發(fā)送給木材加工方，做出精確到毫米的板材，然后形成建筑組件，一小群工人用幾周時(shí)間就可以組裝完成。比如，斯塔德豪斯公寓只用了數(shù)名工人，花了27天就建成了，所以一些建筑工人戲稱，使用交錯(cuò)層壓木材技術(shù)建大樓就好像組裝家具一樣方便。

木材時(shí)代終將來(lái)臨

雖然交錯(cuò)層壓木材技術(shù)有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但最初用這種技術(shù)所建造的高樓還是受到了一些人的抵觸。這種抵觸主要是由于人們對(duì)木材的傳統(tǒng)印象造成的，比如，木材難以防火，現(xiàn)實(shí)中一小塊木頭就能引發(fā)一場(chǎng)很大的火災(zāi)。其實(shí)，交錯(cuò)層壓木材和普通木材不同，它們非常大，而且非常致密。如果沒(méi)有持續(xù)熱源，一大塊木頭是很難燃燒起來(lái)的，同時(shí)，致密的表層也可以很大程度上降低燃燒的速度。而且，如果涂抹了防火材料之后，交錯(cuò)層壓板材其實(shí)是比鋼筋建筑更安全的，因?yàn)殇摻钤诨馂?zāi)的高溫下會(huì)融化（震驚世界的9·11事件就是飛機(jī)撞上世貿(mào)大樓后，航空燃油燃燒將世貿(mào)大樓的鋼筋融化而導(dǎo)致大樓倒塌的），而交錯(cuò)層壓板材的表層則會(huì)碳化，封住內(nèi)部材料，防其進(jìn)一步受損。

由于木質(zhì)結(jié)構(gòu)的高樓有著更低的建筑成本（建筑所需的建造期短、建筑材料更輕），人們慢慢接受了它。事實(shí)證明，墨爾本的木制福泰公寓就是一個(gè)巨大的商業(yè)成功，所有的住宅單元都賣出去了，這大大激勵(lì)了建筑師和開(kāi)發(fā)商。不過(guò)，木質(zhì)材料的走紅還有更深層的原因，那就是建筑師和發(fā)展商日益意識(shí)到，當(dāng)今科技進(jìn)步，人們環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)，木材重新奪回“建材老大”的稱號(hào)其實(shí)是大勢(shì)所趨。因?yàn)榕c鋼筋水泥工程相比，木質(zhì)大樓更具環(huán)保優(yōu)勢(shì)。比如，鋼筋水泥的制造和運(yùn)輸需要消耗大量的能源，釋放大量二氧化碳，而樹木吸碳，即便交錯(cuò)層壓板材需要機(jī)器切割和壓制成型，相對(duì)水泥來(lái)說(shuō)也可以節(jié)省掉大量能源。

此外，木材建筑也更加宜居，因?yàn)槟静牡慕^緣效果比水泥和鋼材更好，這意味著冬天木屋更暖、夏天更涼。用木材建樓時(shí)施工優(yōu)勢(shì)也很明顯，施工速度快，使用的工具相對(duì)較輕較小，與混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的重型鉆機(jī)設(shè)備相比，這些輕型施工工具對(duì)建筑工人的健康影響更小，施工現(xiàn)場(chǎng)較安靜，對(duì)城市環(huán)境的干擾更少。

在未來(lái)，如果人類能夠通過(guò)基因技術(shù)對(duì)木材做出改造，使其更適合于建造高層建筑，那么，建設(shè)更加輕巧、舒適、環(huán)保的木制摩天大樓不失為打造綠色現(xiàn)代化城市的妙招。