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[家装百科] 交错层压木材(CLT)建造的房屋强度可替代混凝土或钢材材料

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发表于 2017-9-29 16:17:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
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美国阔叶木外销委员会(AHEC),艾莉森布鲁克斯建筑师和工程师Arup公司之间的合作,“微笑”,是在伦敦设计节今年的标志性工程之一。
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“微笑”展示交叉层压美国郁金香木,它比混凝土强的结构和空间的潜力,并且还可以加工到令人难以置信的高公差。
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交叉层压木材(CLT)是一种工程木材可以用来使墙壁和整个建筑物的地板。它与变成在每个连续层直角木纤维的层状结构,创建具有在两个方向上相等强度的面板。
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的“微笑”的内部视图显示CLT迷人的多功能性。
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弯曲,管木结构测量3.5米(合11.5英尺),4.5米(14.8英尺)宽,34米(111.5英尺)长。
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艾莉森布鲁克斯“的概念是有史以来第一次”超级管“有硬木CLT的建筑尺寸面板制成。
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“(CLT是)将开辟一个全新的世界的可能性,”布鲁克斯说,在这里看到。 “它揭示了建筑的可能性正在木完全是无中生有。”
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“微笑”是从12只巨大的郁金香木板制成。
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最大的面板14米(46英尺)长和4.5米(14.8英尺)宽,大小可与预制混凝土竞争。
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早期型号的“微笑”。
如果19世纪是属于钢铁工业的时代,那20世纪便是属于混凝土材料的时代,木材有没有可能成为21新世纪新的定义呢?
抛出这个问题的人是来自伦敦的建筑师Alison Brooks,她的最新展品“伦敦的微笑The Smile”正在今年的伦敦设计节切尔西艺术设计学院展出。
“伦敦的微笑”由郁金香木建造,是一个长34米,高3.5米的弯曲造型的长方体。长方体中间是中空的,观众可以徜徉其中。墙上的**将室外的阳光巧妙的引入箱体内,形成有趣的图案。
这是用CLT正交胶合木建造出的最为复杂的结构了,同时这个展品也成为伦敦设计节最激动人心的展示装置。
“这有可能开创一个新的时代”Brooks说道,“这个装置向人们展示了用新型工程木材料建造建筑的无限可能性”
当钢材和混凝土已经在过去几十年里被广泛用于建筑结构的时候,木结构建筑因为其不能用于建造大型建筑的缺陷而进展缓慢。
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CLT板材的出现很好的解决了这个困境。
Arup建筑事务所木材设计专家AndrewLawrence说道:“CLT是一个了不起的发明,将小规格木材胶合制成高强度的板材。”
CLT板材是有小尺寸的规格材通过层叠垂直胶合的方式制成的。“伦敦的微笑”由12块CLT板材搭建,这些板材全部由德国的CLT公司Zublin-Timber生产,12块板材通过锚栓连接。
最大的一块CLT板尺寸达到14米乘4.5米,和预制缓凝土板的尺寸相当。
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除了坚固,CLT板材高度的预制化方法也是吸引建筑师和工程师的原因,Lawrence说道。它可以非常精确的在工厂被切割并在现场快速安装。
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一个CLT建筑就像一个巨型拼装家具,这也是为什么建筑行业对CLT如此热衷,因为它太容易被运输,切割和安装了。
CLT以往通常是采用云杉作为主要原料,其实硬木的潜力还没有被完全发掘。
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美国阔叶木外销委员会的欧洲区总监David Venables相信硬木CLT将能够帮助建筑行业达到更好的可持续性。“在美国森林里现在有超过10亿立方的郁金香木森林储量,大自然给我们提供了源源不断可持续的建筑材料。”
David还说道:“木建筑绝对是未来的方向,伦敦的微笑只是一个开始,但绝对不是终点。


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欧洲称之为“郁金香树(Tuliptree)”,是世界四大行道树之一,郁金香树是城市中极佳的行道树、庭荫树种,无论丛植、列植或片植于草坪、公园入口处,均有独特的景观效果,对有害气体的抗性较强,也是工矿区绿化的优良树种之一。

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株高可达30米。树形高大,呈卵圆形。叶较宽短,侧裂较浅,叶端常凹入,秋季叶片为灿烂的**。花朵为橘**,独特的郁金香形状。
郁金香树的种子含种仁率很低,通常100粒种子中有90多粒都是空壳

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CLT全称为cross-laminated timber,交错层压木材。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外墙,楼板等。可以极大地提高工程的施工效率。
这种种欧洲引进的最新工程木材料,其高强度可以用来替代混凝土材料。这种工程木材料的特点是将横纹和竖纹交错排布的规格木材胶合在一起以达到更佳的强度。 由于其具有极高的强度和耐火性,可以用来建房子,最高达9层。英国的一栋九层木结构公寓楼采用了这种工程木材料。

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交错层压木材(cross-laminated timber)

交错层压木材(cross-laminated timber),又称交错层级材或交错层积木材,简称CLT,是一种新型木建筑材料,采用窑干的杉木(云杉/冷杉)指接材经分拣和切割成木方,经正交(90度)叠放后,使用高强度材料胶合成实木板材,可按要求定制面积和厚度;其特点是将横纹和竖纹交错排布的规格木材胶合成型,强度可替代混凝土材料,经有关测试表明:以该材料组合成的木建筑物抗震性能良好。

基于其设计性质,交错层积木材(CLT)本质上就具有很强的承重能力,并且不论是在纵向,还是横向组合应用方面,都可以作为一种重要的承重材料。理论上讲,交错层积木材(CLT)可以用于高达10层木结构建筑的结构材料,并且可以作为水泥或钢材的可替代材料。

交错层积木材板的加工步骤与其它的工程实木产品有相似之处。交错层积木材板是通过将连续垂直背胶层木堆积而成;然后使用较大的水压或真空压力机使那些堆积的层木压成相互紧锁的木板;在某些情况下需再用计算机数控控制机器对压制后的木板进行进一步加工以确定其规格大小及成形,使其最后加工成所需的建筑构件。

不同的生产商生产的交错层压木材有所差异,这主要取决于木料种类、级别和木层的大小、胶水类型和连接工艺的细节。每一块压制好的木板的木片层数可以有3片到7片,甚至更多不等,并且木板的厚度可以从10到40.5厘米。长度仅受压床的长度的限制,欧洲最大的压床现在可达16米。

该技术在20世纪90年代问世后,因其取材天然且性能优异,一直备受绿色建筑行业关注。这种自欧洲引进的新型工程木产品,不仅具有极高的强度且绿色环保,自身具备一定的防火功能,因而,可为木质建筑提供灵活的设计方案、有竞争力的成本和优异的结构强度。

交错层压木材(CLT)属重型木结构,大面积的交错层压木材板,可直接切口后,作为建筑的外墙、楼板等,适合用于地面以上建筑;因该技术具有高效、高速施工的优势,且对天气要求低,可极大地提高施工进度。
交错层压木材 - 交错层压木材的性能

(耐火性、抗震性以及控制质量评估)

CLT交错层积木材固有极好的耐火性,这与重型木结构的特性相似:一旦发生火灾,CLT木板材料表层会以一定的速率缓慢地碳化并且同时能较长时间的维持内部原有的结构强度。因此这种炭化效果也能进一步保证木板的结构强度。

在地震频发的地区,在安全设计过程中考虑的重点是结构体系的抗震能力。CLT作为一种建筑材料与其它在建造中使用到的连接件和紧固件一起保证了整体结构具有较强的抗震能力。在日本神户三木市,一座在防震实验室里的用CLT材料建造的七层建筑结构经受住了一系列高强度的地震模拟测试,结果显示该CLT建筑没有持续明显的结构破坏。

对于室内的空气质量,CLT型木板材料产生的毒性气体已通过测试,确认其安全性等级,此外,还对CLT胶层进行了挥发性有机化合物的测试,包括甲醛的释放。在一系列的测试中检测到的挥发性有机化合物(VOCs)仅约为十亿分之一(ppb)的量,远远低于会造**体健康危害的限度值50 ppb。
交错层压木材 - 交错层压木材的应用

全球第一栋使用该技术建造的建筑物,在奥地利和德国建设完成。由于在欧洲,交错层压木材的设计、生产、市场营销和经销稳步发展,使得到2010年,交错层积木材产品已成为建筑上具有可行性选择的建筑材料。在英格兰,9层全木结构的默里格罗夫住宅大楼使用了交错层压木材作为建筑材料,其在短短9个星期内就竖立起来了 —— 整个施工时间约4个月左右远远少于常规混凝土施工所花费的时间。

目前,交错层压木材(CLT)技术的运用尚处于推广阶段,但已开始逐步普及,例如:2013年1月份英国最大的交错层压木材建筑开工(英格兰威廉帕金教会高中)、2013年5月份加拿大渥太华市首栋交错层压木材建筑开工(Playvalue Toys公司仓库及零售设施)等。

加拿大乔治王子城也计划建设高达28米(7层)的木业创新设计中心(WIDC),该项目建成后,将成为北美最高的木结构建筑。该项目由加拿大MGA公司的著名建筑师Michael Green设计。

过去五年中,新的8层、9层和10层的木质结构建筑,在意大利、英国和澳大利亚纷纷兴建。主要的全球工程和建筑公司,诸如奥雅纳公司(ARUP)和SOM公司(金茂大厦的设计公司,Skidmore, Owings and Merrill LLP),也都开始关注这一领域的发展。

为推进木质结构建筑的应用,加拿大卑诗省和魁北克省已分别于2009年和2013年相继修改了木质结构建筑规范,提高木结构建筑的限高。

在卑诗省建筑条例里现在已纳了新的条款,即CLT交错层积木材可作为“备选建筑材料解决方案”,该村料的使用得到法规层面的认可。继卑诗省之后,魁北克省也修订了木材建筑规范,要求优先使用木材和附加值产品,其具体内容是:增加木结构建筑限高,从原来的4层改为6层,且所有接受ZF资助的项目,必须考虑将木材作为建材选项。



TW的第一座CLT(Cross-Laminated-Timber)多层次实木结构积材工法建筑——TW森科总部大楼。
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这是一座把CLT(交叉层压木材)作为结构和饰面材料的办公楼建筑。基于展示CLT横截面的三种概念、使用CLT做装饰,甚至在曲面上使用CLT,我们探讨了如何利用CLT的独特性。


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通过使用CLT面板制成的连续拱形框架,建筑师创造了一个柔和温馨的拱形工作空间。此外,建筑中连续的拱门,旨在唤起人们对在日本信乐攀岩窑洞中原始景观的共鸣,信乐是一个因陶瓷闻名的小镇,因此建筑对当地居民的吸引力会大大增加。



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萨诸塞大学阿默斯特设计大楼美国第一个运用交叉层压木材(CLT)的学术大楼,也是北美最大的木材混凝土复合材料装配建筑。马萨诸塞州立法机构提供了5200万美元的补充资金,使得这个87,500平方英尺的项目可以实现,这是一个充满活力的交流,合作和实验空间。

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首先联合大学的建筑系,景观系和规划系以及建筑与技术项目,因为其结构本身就是预先设计可持续发展的教学工具。该建筑围绕着一个天窗中央公共区域,将学生聚集在一起进行讲座,展览,演示和非正式聚会。工作室,制造空间和教室围绕着通向过道的中央空间以展示设计学科。公共空间由一个绿色屋顶覆盖,包括了户外学习空间和景观系的实验空间。


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这是由MDH Arkitekter设计的Moholt木质塔楼,位于挪威的特隆赫姆。这是一个学生宿舍项目,是现状学生村庄大型总体规划的一部分。该项目利用了场地的旧停车场创建了一个学生村庄的新核心区,配置了宿舍单元、幼儿园、杂货店以及运动活动设施。所有建筑都使用了直交层压木材(CLT)。在最初的竞赛方案中,这些塔楼是设想使用传统的施工方法,使用钢筋混凝土结构与砖砌墙外立面。后来考虑到要与现状的低层学生宿舍的红砖立面相协调。建筑师为了满足节能和气候的目标,使用了直交层压木材(CLT)。

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这座木制创新设计中心(WIDC)是研究人员、学者以及用木材进行创新设计的专业人才聚集之地。这座木制创新设计中心总共八层,楼高97英尺,是世界上现存最高的木质办公大楼。大楼内CLT层板,胶合层木材质护栏和梁,大楼的木制墙壁,这些设计保证大楼内部干燥的环境。这座建筑结构简单,易于建造。这种设计引起越来越多的建筑师、工程师和个人开发商的注意,他们意识到木材的使用价值,并认可木材在建设中可替代钢铁与水泥。在北美洲,已建有许多该类木制建筑。这种建筑已通过项目团队众多的工程研究和测试,证明木质结构建筑安全牢固,能经历风吹雨打。
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基于其设计性质,交错层积木材CLT)本质上具有很强的承重能力并且不论是在纵向还是横向组合应用方面都可以作为一种重要的承重材料。由CLT材料建造的墙壁、地板和屋顶等在工厂预制,可在工地现场迅速搭起,这样可以大大缩短施工时间。这种木材在北美市场的引入给不少设计者和建造者带来了更多的选择,同时也为地区经济带来了潜在性的发展。理论上交错层积木材(CLT)可以用于高达10层木结构建筑的结构材料,并可作为水泥或钢材的可替代材料。

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交错层积木材板的加工步骤与其它的工程实木产品有相似之处。交错层积木材板是通过将连续垂直背胶层木堆积而成;然后使用较大的水压或真空压力机使那些堆积的层木压成相互紧锁的木板;在某些情况下需再用计算机数控控制机器对压制后的木板进行进一步加工以确定其规格大小及成形,使其最后加工成所需的建筑构件。不同的生产商生产的交错层积木材(CLT)有所差异,这主要取决于木料种类、级别和木层的大小、胶水类型和连接工艺的细节。每一块压制好的木板的木片层数可以有3片到7片,甚至更多不等,并且木板的厚度可以从10到40.5厘米。长度仅受压床的长度的限制,欧洲最大的压床现在可达16米。并且在将压制好的木板运往建筑工地前,可以先在木板上加工好门和窗的开口以及管线系统的槽口。
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    CLT交错层积木材固有极好的耐火性,这与重型木结构的特性相似:一旦发生火灾,CLT木板材料表层会以一定的速率缓慢地碳化并且同时能较长时间的维持内部原有的结构强度。因此这种炭化效果也能进一步保证木板的结构强度。在地震频发的地区,在安全设计过程中考虑的重点是结构体系的抗震能力。CLT作为一种建筑材料与其它在建造中使用到的连接件和紧固件一起保证了整体结构具有较强的抗震能力。在日本神户三木市,一座在防震实验室里的用CLT材料建造的七层建筑结构经受住了一系列高强度的地震模拟测试,结果显示该CLT建筑没有持续明显的结构破坏。



























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