正交膠合木在木質(zhì)摩天大樓當(dāng)中的應(yīng)用研究

摘要：當(dāng)今國內(nèi)建筑材質(zhì)多以鋼筋和混凝土為主，替代了傳統(tǒng)木質(zhì)材料。但是新型工程木材的發(fā)展使木質(zhì)材料重回大眾視野，使木質(zhì)摩天大樓成可能。本文分析了以新型工程木材正交膠合木（CLT）在摩天大樓中的使用可行性為前提，提供對(duì)策及建議。

關(guān)鍵詞：CLT、木質(zhì)摩天大樓

在傳統(tǒng)建筑當(dāng)中，尤其是亞洲，木材一直被廣泛作為建筑材料使用。但是由于時(shí)代發(fā)展需求，城市人口的快速增漲，城市中心地寸土寸金，使經(jīng)濟(jì)繁榮的街區(qū)建筑往摩天大樓的方向發(fā)展進(jìn)化。傳統(tǒng)木質(zhì)建材被冰冷的新材料鋼和混凝土所替代，但是隨著科技進(jìn)步以及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，新型木質(zhì)建材重新回到大眾視野。以正交膠合木（CLT）為例，這是一種超強(qiáng)的膠合板材，通過將不同的木材粘合在一起，形成與鋼材強(qiáng)度相當(dāng)?shù)膶訝顝?fù)合材料，這種新材料與數(shù)控銑床等精密數(shù)字制造工藝相結(jié)合，使建筑師在一個(gè)世紀(jì)前無法想象的木質(zhì)摩天樓建筑成為可能。

一、CLT建材的材性

CLT全稱為cross-laminated timber，正交膠合木。膠合也稱之為粘接、疊合，使用無溶劑的膠粘劑，膠合后反復(fù)壓動(dòng)，以排除空氣板材與板材之間的空氣，使其能更加嚴(yán)密貼合，緊實(shí)粘合膠層。所謂正交是通過垂直堆疊板材，以此實(shí)現(xiàn)板材或面層，甚至墻體的加工成品。它由多層木板材膠合成為一個(gè)整體，尺寸靈活多樣。高度可達(dá)至4.0米，長(zhǎng)度可達(dá)到12.0米。正交膠合木作為一種新型建材雖在國內(nèi)使用較少，但是在一些歐洲國家得到逐漸廣泛的使用。它在原有的木質(zhì)材料的優(yōu)點(diǎn)上得到了提升發(fā)展，也將木材原有的一些弊端得到了解決，充分體現(xiàn)木質(zhì)建材的優(yōu)勢(shì)。

1. CLT的優(yōu)勢(shì)

（1） CLT的施工效率性

CLT板材通過計(jì)算機(jī)操控的切割機(jī)器進(jìn)行高精度尺寸計(jì)算，該材質(zhì)可以按不一樣的需求以及運(yùn)輸要求限制定制木板尺寸，使現(xiàn)場(chǎng)施工效率更高，對(duì)工人需求量減少，有益于提高施工安全性，同時(shí)對(duì)周邊環(huán)境的污染、噪音減小，推動(dòng)了現(xiàn)場(chǎng)專配式木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展。它與其他市面上的木質(zhì)建材相同，可以與鋼鐵、混凝土等建材結(jié)合使用，可當(dāng)做預(yù)制建筑組件，提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率。

（2）CLT的環(huán)保性

從建材的“生產(chǎn)”過程來說：木材作為唯一的可再生建材，其“再生”形式就是樹木的生長(zhǎng)過程[1]。以北美地區(qū)為例，根據(jù)“北美可持續(xù)林業(yè)”的數(shù)據(jù)，在過去的50年中，美國每年只有不到2%的現(xiàn)存木材被采伐，而樹木的凈增長(zhǎng)率為3%。使用可持續(xù)管理森林的木材，大部分應(yīng)為蟲害等自然災(zāi)害斷裂倒塌的樹木會(huì)因?yàn)闃淠舅プ儗⒃心静奈降亩趸贾匦路呕卮髿庵校谀静牡募庸どa(chǎn)中釋放的二氧化碳低于它所吸收的二氧化碳，所以被稱為“負(fù)碳”建筑材料[2]。將廢材加工成正交膠合木實(shí)現(xiàn)了木材的“小材大用”，拆卸后可重復(fù)利用，提高了木材的利用率。

（3）CLT的耐火性

現(xiàn)有建筑里鮮有大規(guī)模的木質(zhì)建筑，其主要原因之一就是出于消防安全考慮，在未有鋼筋混凝土的時(shí)代，許多以木質(zhì)結(jié)構(gòu)為主的城市遭受過毀滅性得到打擊，木質(zhì)建筑樓層的增高也會(huì)增加消防掌控的難度。煙霧也是火災(zāi)中的一個(gè)致命因素，普通的混合型木材，可能通過木板與木板之間的縫隙和開敞空間蔓延。但是CLT材質(zhì)的精準(zhǔn)加工解決了這個(gè)問題，CLT材質(zhì)能實(shí)現(xiàn)完全的氣密性。高層建筑木材委員會(huì)在弗吉尼亞火災(zāi)研究室專門進(jìn)行了CLT防火實(shí)驗(yàn)，研究人員在用CLT材質(zhì)制造的模擬室內(nèi)公寓內(nèi)點(diǎn)火，在室內(nèi)家具全部燒毀后，燒到CLT結(jié)構(gòu)的火逐漸熄滅，材質(zhì)表面碳化，火勢(shì)卻沒有蔓延。除開木材本身的因素，在建筑過程中合理的選擇和利用所用的制造元素并且將其整合為最后完整的結(jié)構(gòu)過程也是需要仔細(xì)考究的，建筑的配件、建材的密封性、結(jié)構(gòu)的連接、工人的專業(yè)程度也是不容小覷的。

除此之外，CLT 材質(zhì)具有良好的承載性、隔音、降噪能力。物理上，為了實(shí)現(xiàn)與100mm厚的CLT墻體同等程度隔熱效果，混凝土墻體需達(dá)到1.8m的厚度。CLT輕且堅(jiān)固，性能優(yōu)越，目前可在住宅、公共建筑、展示建筑中代替鋼材、混凝土、磚石等建材環(huán)保性較差的建材。CLT的材性使它更具吸引力，它具有優(yōu)越的建筑美學(xué)、環(huán)境和成本屬性，它可以作為一種基于系統(tǒng)的方法，用于樓層、墻壁或者屋頂，從而形成高性能且可持續(xù)和美觀的大規(guī)模木質(zhì)結(jié)構(gòu)。CLT材質(zhì)不是取代輕型框架結(jié)構(gòu)，而是提供一種通用的、環(huán)保的、具有替代性的木材解決方案，以補(bǔ)充現(xiàn)有的輕型框架和重型木材的選擇。

二、應(yīng)用CLT建造摩天大樓的對(duì)策及建議

1.環(huán)境保護(hù)的前提

21世紀(jì)，是一個(gè)以科學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)為核心的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，林業(yè)比以往更依賴知識(shí)的生產(chǎn)、擴(kuò)散和應(yīng)用[3]。CLT建材目前在歐美國家應(yīng)用比國內(nèi)廣泛，因?yàn)槊總€(gè)國家的林業(yè)資源不相同，北美與歐洲國家的森林資源相對(duì)豐富，以及擁有相對(duì)先進(jìn)的木材處理技術(shù)，木材的可再生資源得到有效的利用使木質(zhì)建材和木質(zhì)結(jié)構(gòu)建筑更具有穩(wěn)定性。而國內(nèi)的森林資源相對(duì)匱乏，環(huán)境的污染也相對(duì)嚴(yán)重。使用木質(zhì)建材也需要可持續(xù)利用的砍伐方式以及完善的法律規(guī)范，成熟的砍伐體系，在前期砍伐、制造加工和施工過程保證規(guī)范性才能不失去CLT木材的優(yōu)勢(shì)性，找到適合每個(gè)國家和地區(qū)的建造體系，做到真正的可持續(xù)發(fā)展。

2.保證人文社會(huì)的需求

現(xiàn)代居民對(duì)生活品質(zhì)的追求日益增長(zhǎng)，在滿足基本的居住生存需求之后，人們開始體驗(yàn)精神層次的生。對(duì)居住環(huán)境有新的追求，而木質(zhì)建材帶來的親切感、質(zhì)樸和純粹性，滿足人們得到美學(xué)需求[4]。人類開始找尋與自然的情感連接，它會(huì)帶來更舒適、輕松和創(chuàng)造性的都市生活體驗(yàn)。而木質(zhì)建筑所帶來的的特殊感受是鋼筋混凝土所缺少的。CLT建材賦予木材新的生命力和活力，讓它在能為建筑界注入新的動(dòng)力，也為人類提供具有可持續(xù)性的健康環(huán)境。

四 結(jié)語

木質(zhì)建材雖不新鮮，但是在這種具有創(chuàng)新和發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域中，CLT材質(zhì)的出現(xiàn)為未來的建筑設(shè)計(jì)增加更多的可能性，但是因?yàn)镃LT材質(zhì)作為一個(gè)新型材料，制造技術(shù)的不完全成熟，使以木質(zhì)材料為主打造的建筑成本比使用混凝土更高，但是它所具有的環(huán)保特性是優(yōu)于鋼筋混凝土建筑，以及木質(zhì)材質(zhì)特有的精神價(jià)值也是不可估量的。

參考文獻(xiàn)

[1] 王毅超，周慶 . 木質(zhì)建材在當(dāng)代建筑中的發(fā)展趨勢(shì) [J]. 天津城建大學(xué)學(xué)報(bào)，2016（02）：86-91+97.

[2] 左宏亮，許相宜.CLT建筑發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J].山西建筑，2018，44（5）：6-7

[3] 張青萍.現(xiàn)代木質(zhì)建筑在中國發(fā)展前景分析[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（人文社會(huì)科學(xué)版），2004，4（1）：71-75

[4] 覃宗澤.木質(zhì)建筑材料在建筑中的作用和應(yīng)用發(fā)展[J].建筑節(jié)能，2017，13

作者簡(jiǎn)介：

韓翊（1997.1—），女，壯族，籍貫：湖北武漢人，廣西藝術(shù)學(xué)院建筑藝術(shù)學(xué)院19級(jí)在讀研究生，碩士學(xué)位，專業(yè)：藝術(shù)設(shè)計(jì)，研究方向：會(huì)展藝術(shù)與建筑空間設(shè)計(jì)