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余迅:让木结构回归当代建筑

2019年06月13日

打印来源:新民晚报

城市与人

绘画余米之


加拿大UBC学生公寓施工现场 (FII供图)


西郊意境园(昆仑绿建供图)


西郊意境园外廊(昆仑绿建供图)


江苏建院重木示范亭


江苏建院示范亭设计兼施工团队,左一为笔者


现在我们谈起城市,已经很少把现代建筑和木材联系在一起。作为建筑师,最近女儿米之的一幅题为“人与城市”命题创作画却引起了我的思考。


画面的背景是遮天蔽日的摩天大楼,左边背景画面中出现了一台大吊车和忙碌的工地;前景右侧描绘了一片树林被砍伐后留下的木墩,左侧黑压压的人群正向城市涌去……


在这幅普通的儿童画中,人、城市和木的关系在画中特别醒目。米之的画可能反映了一种普遍的直觉,即人口增长将促使城市膨胀,而城市建设又将毁坏自然中的树木。但建设和木材的关系真的是如此简单吗?这是一个无解的生态灾难闭环吗?


其实不然,环顾世界,北美、中欧、北欧发达国家包括日本都森林茂密,而且目前还在大力推广木结构建筑。为什么这些国家大量运用木材作为建筑材料,森林却能得到有效的保护,而且能向全世界大量出口木材?


其中的奥秘就在于软木再生林的“循环利用”。


现在,中国市场上流行的“红木家具”,大多取自材性致密坚硬的“硬木”,这些木材之所以名贵、为人推崇就是因为它们生长极为缓慢,物以稀为贵。硬木生长鸡翅木成材需100年以上,酸枝木需300年,紫檀木则需500年。而相形之下,软木生长比较迅速,包括大家熟知的松、柏、杉等一般二三十年就能成材。在笔者提到的上述发达国家和地区,现代建筑用的工程木主要采用生长迅速的软木。


事实上,木材的使用并非破坏环境的主要原因,木材是否源自再生林才是真正的关键。如果利用可持续的再生林来建设我们的城市,再生林木材用得越多,我们的环境就会越好。


作为建筑师,解决问题,承担社会责任无可推卸。笔者在国外考察了不少木结构设计的案例,同时,在国内也做了相应的尝试,试图寻找打破城市建设、建筑设计以及室内设计向自然、向森林单向索取的桎梏,为米之的童心之作找到解决问题的方式。


现代工程木木造就地标建筑


位于加拿大温哥华不列颠哥伦比亚大学,有一栋名为Brock Commons的学生公寓,是由2013年“加拿大国家资源部”支持的两个高层木结构示范项目之一,目的是促进加拿大的木材产品设计和生产。


整栋建筑由Acton Ostry建筑事务所参与设计建造,以木材、钢筋和混凝土为主要材料建造而成,高53米,共18层,设有小型公寓、单元房、自修室和娱乐休闲室,能为404位学生提供住宿,是目前世界上第二高的木构建筑。笔者今年3月参加加拿大木业协会的考察,在这栋建筑中遇到了很多快乐而自豪的学生。


而说起整栋建筑的设计营造过程,也是行业内的标杆之一。


整个项目采用了重木混合结构:底层混凝土结构,其上是16层重型木结构,核心筒采用钢筋混凝土。建筑中大量采用“正交胶合木”楼板(CLT)和胶合木梁柱和平行胶合木(PSL)柱等现代工程木产品,外墙为预制轻钢墙板,从外观来看,简约、时尚,符合年轻人的审美。


在整个设计阶段,BIM公司收集了来自其他顾问的设计信息,使得综合三维虚拟模型不断更新,由此制作出一个带有极其详尽和精确的建筑信息的模型,包含所有组件和建筑系统。信息化的虚拟设计模型,也在施工阶段的可视化、多专业协调、碰撞检查、工料估算、四维规划和排序、可施工性审核、数字化制造现场等方面都起到了重要作用。正是由于设计施工一体化的设计管理和全预制,施工过程相当迅捷、干净、有序。你可能很难想象,现场施工仅有9名工人,平均5到10分钟就能安装一根柱子,6到12分钟制作一片CLT木楼板。自预制构件运输到施工现场日起,主体结构的施工用时不到70天,比计划整整提前了4个月。


不只是施工“轻快好省”,木结构有着天然的自重轻、柔韧好、抗震性能好的优势。结构除了高层,还可以运用在大跨度建筑和桥梁。2020年东京奥运会主场馆就是由隈岩吾设计的木结构建筑。


同时,木结构干作业的天然属性,又十分适合建筑工业化和装配化的产业趋势。在乡村振兴、文旅建筑中也可大有作为。2014年普利兹克奖得主坂茂以采用可回收材料和社会贡献闻名, 他十分钟情于木结构建筑。2013年,他在瑞士打造的苏黎世传媒集团办公大楼就是一栋“纯木建筑”,是瑞士最大的全木结构的建筑。凭借对于木结构炉火纯青的驾驭能力,在他的手笔中,东方软式极简与西方硬式框架结构,融合成一种独特美感。而因为木材本身的特质,建筑似乎也有了温暖的生命气息,散发着返璞归真的味道。由此,整栋建筑成为当地一抹不可忽略的风景。


打破单向索取桎梏


其实,坂茂设计的苏黎世传媒集团办公大楼,现代亮丽的玻璃幕墙外表下,却用了中国老祖宗的活儿——卯榫结构,只是这些现代卯榫完全由数控机床加工而成。


纵观历史,我国是曾经的木结构建筑大国。这个“大”既体现在规模上,更蕴含于文化中。我国黄土高原曾经森林繁茂、野兽出没。丰富的木材造就了华夏文明和灿烂的木结构建筑文化,其中,就成就了卯榫结构这一项精湛的木工技艺。


但是,“楚山秃,阿房出”,千百年来,我们对自然曾是“单向索取”的关系。从大尺度的时间范围来看,从上古时代到农业时代对木材的过度开发,其结果就是现今荒芜的黄土高坡。这还是由观念造成的,我国的传统观念推崇硬木,认为只有硬木才“上档次”,但由于硬木生长极为缓慢,又缺乏循环利用的意识,事实上造成砍一棵少一棵的事实,从而造成事实上的“单向索取”模式。


而现在,木结构的设计和建造在沉寂了近一个世纪以后,在中国有重新兴起的趋势,当然,随着人们观念的改变,软木成为了现代木构建筑的主要应用材料。


比如,笔者设计的现代木结构展示亭,上月已在江苏城乡建设职业学院落成。江苏城乡建设职业学院已成为现代木结构的一个主要的培训基地,主要以培训轻木结构建筑技术和施工为主。所谓轻木结构,就是利用工业化生产的再生林规格木产品来建造的三层以下的木结构建筑。为了迎头赶上国际上重木结构在高层建筑、大跨建筑最新发展,笔者和交大木构设计所受加拿大木业协会委托,设计了这个重木结构示范亭(图四 江苏建院重木示范亭)。这个示范亭虽然很小,经费也有限,但结合了国际上流行的胶合木梁柱(GLT)、正交胶合板楼板(CLT)和钉连接单向(NLT)等重木结构技术,其中,悬挂的胶合木楼梯成为设计的一大特色。而且,所有连接件都采用了隐形的欧洲EUROTEC产品。值得一提的是,从设计师到协会讲师都亲手参与了示范亭的建设。


作为一个木构大国,以再生林软木为主材的现代工程木在国际建筑业的发展也引起了国内建筑界的高度兴趣。汶川地震灾后由加拿大政府援建的都江堰市向峨小学,是中国第一所全木结构建筑小学。上海西郊宾馆意境园项目,再次体现木结构作为建筑形式的优越。与其说意境园项目让木结构绽放美感,不如说木结构美感让意境园项目得以升华。


从数据上,我们也不难发现,植树造林,不仅解决了建材枯竭、环境破坏、空气污染问题,在创造健康和可持续环境、节约能耗、促进健康方面的优势也是不言而喻的。美国每年种植的林木是砍伐量的两倍,森林覆盖面积从上世纪四十年代中期至现在增长了约30%。加拿大也有每砍伐一棵,种植三棵的规定。作为森林资源大国的日本,早在20世纪70年代就成为世界第一大木材进口国,近50年来其森林蓄积量净增长1.6倍,近年来日本政府也开始推动本国木材的利用。欧洲有着悠久的经营多用途森林的传统,大多是利用本地树种营造的半天然人工林,其砍伐速度目前也低于森林资源的增长速度,通过再生林的循环利用,在固碳放氧的同时,产生良好的经济效应,达到经济和环境的相互促进的良性生态闭环。


城市化进程使得中国建筑施工总量在全球居于首位,从国内外的经验来看,启用以软木为主要材料的现代工程木木结构,将其融入到现代建筑设计营造中,是对循环利用、环境保护和人文健康都大有裨益的解决方案。


试想,在米之画中的高楼如果不是钢筋混凝土大楼,而是循环利用的再生林现代工程木建筑,那将会是一座座“固碳丰碑”。若城市遍布着再生林木结构高楼,那我们的天空必然是蓝的,水必然是绿的。


(本文部分图片资料来自加拿大木业杨懿煜先生,特表感谢)


(责任编辑:何雯丽)



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