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欧美重型木结构建筑设计(一)

建筑2030 建筑2030
2024-09-07

选择低气候影响的正交胶合木、胶合木和钉接胶合木这些低隐含碳的系统的影响和优势是什么?对于项目团队、设计和细节、规划许可、建设成本、进度和物流,以及业主的底线有何影响?


相关知识

1)关于重型木结构:重型木结构是指采用工程木产品以及方木或者原木作为承重构件的大跨度梁柱结构。重型木结构因为其木材外露的特点,能充分体现木材的天然的色泽和美丽的花纹。因此重型木结构被广泛用于大跨度大挑高、有时尚美感和节能环保追求的建筑中。


2)关于Glulam:Glulam全称为GluedLaminated Timber,也作GLT,胶合木。是使用较小规格的实木锯材,烘干后利用冷固化型胶粘剂,顺纹方向指接再面胶粘粘接而成的一种工程木产品,主要用于重型木结构的梁与柱等结构承重构件及相对较小的装饰构件。


3)关于CLT:CLT全称为Cross-Laminated Timber,正交胶合木。是一种新型木建筑材料,它采用木方正交叠放胶合成实木板材,面积和厚度可以定制。大块的CLT可以直接切口后作为建筑的楼板和内外墙体等。因为构件全部在工厂加工预制,可以极大地提高工程现场的施工效率。CLT具有极高的结构强度和耐火性能。




第一位演讲嘉宾是 Bates Smart 设计公司的总监 Julian Anderson。Bates Smart 设计公司已经有165年的历史!成立于澳大利亚的墨尔本,现在在墨尔本公司和悉尼公司共有300多名员工。Bates Smart 在澳大利亚和海外有大量的项目,包括公共建筑、民用建筑、酒店以及公共基础设施和城市设计。


本次演讲主要介绍两个项目:第一个是墨尔本的南岸大道55号(55 Southbank Boulevard),第二个是布里斯班的国王大街25号(25 King Street)。


南岸大道55号


来源:Bates Smart 网站


南岸大道55号是既有建筑加建的项目。现有的建筑为6层的混凝土结构建筑,面积7,000平方米,建于1999年,当时的结构设计考虑了未来新增5-6层楼面。改建设计是在既有建筑上增加10层,包括大堂、游泳池、健身房和220间客房的酒店,酒店总面积13,000多平方米。


新增的10层全部采用CLT和Glulam,它们主要优势是建材重量轻(只有混凝土的1/5,所以可以额外增加建筑层数)和现场施工时间短。本项目的CLT和Glulam的供应商是奥地利的科勒驰(KLH)公司。


来源:Julian Anderson 的演讲稿,后文不再赘述


在既有建筑的第6层,仅对设备间和消防楼梯进行改动。所以在整个加建的施工过程中,既有的6层商业建筑仍然照常运营,这也是一个不小的成就。




通过动画演示播放,可以看到整个施工过程的模拟。在6层建筑之上先建设钢结构的转换层,然后再安装和建设木结构的柱、梁、楼板和隔墙等。



通过剖面图可以看到6层混凝土结构(灰色)、加建的10层木结构,以及它们之间钢结构的“转换层”。



放大的剖面可以看到既有建筑的办公室、加建酒店的游泳池、以及酒店的客房。建筑中所有的CLT部件都采用防火石膏板包覆以提升防火性能;木楼板上设置5-10mm的水泥面层,再铺上地毯。



建筑立面在新老建筑的连接处设置了凹槽,并设置了水平带与既有建筑的外观相呼应。建筑的转角处设置了一个弧形外观的阳台,形成了建筑的亮点。



这个是酒店房间平面图,从8楼到17楼的布局基本一致。所有的墙体都采用CLT,但是不同楼层CLT墙体的厚度是不同的:8-11楼CLT的厚度是150毫米;12-14楼CLT的厚度是135毫米;15-17楼CLT的厚度是105毫米。



这是一个两个卫生间的双床套房。由于位于大楼的转角,因此视野特别开阔。室内设计也尽量展示木饰面,木材天然可以吸潮,也使得室内环境更加舒适。



这是一面CLT墙体的吊装。该建筑所用CLT墙体总重达5,300吨,所有木材原料全部都合法地取自于可持续管理的森林。这些木材的使用,相当于把4,200吨二氧化碳固存在建筑之中。如果该项目使用预制混凝土部件的话,构件总重量将是CLT构件的5倍!



CLT结构的整个施工过程都是干作业,无需像混凝土结构一样等待现浇节点的干燥。所以当CLT结构完成以后,玻璃幕墙的安装可以紧随其后地开展,这样就节省了大量的时间。此外客房内的卫生间等部分都是整体预制的,整个加建工程的施工进度非常快。


国王大街25号



第二个项目是布里斯班的国王大街25号。该项目总面积40,500平方米,在2018年完工时,是当时澳大利亚最高、全球建筑面积最大的木结构办公楼。


建筑设计刻意把木结构部分暴露出来。选用的木材是“固雅木“(Accoya),这种经过改性处理的木材在可以户外使用50年。项目向大家展示木材是天然的可持续绿色建材,使用木材是一种对未来环境负责的选择。




这是47根胶合木柱网的分布图,柱子的间距为6米x9米,比普通办公楼的柱网要小,因为这栋办公楼并不需要大型的无柱空间。




项目中测试了钢梁和木梁的防火性能,钢梁比木梁更快得失去结构性能,因此项目的室内空间允许直接暴露木梁,这也减少了室内装修的成本,并展现了木材的美学特性。



所有构件都在工厂预制,现场施工就像是在搭一个巨大的乐高玩具。施工现场仅有6名工人,但整个过程快捷高效。此外,全部干作业保证了工地的干净整洁。



在凸显木材天然美感的同时,这栋办公楼每一平方米长期固存了185公斤二氧化碳。



这栋建筑目标实现澳大利亚Green StarDesign v1.1的6星级以及NABERS Energy 5星级认证。


未完待续,敬请关注。



如果你对重型木结构建筑设计感兴趣,可点击阅读原文查看英文视频。


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