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未来城市发展,木结构的作用不可小觑!

未来城市发展,木结构的作用不可小觑!

打印 0条评论来源:加拿大木业协会(ID:canadawood)

根据联合国发布的《世界城镇化展望》显示,当年世界一半多的人口近39亿人居住在城镇地区;到2050年,城镇人口将再增加25亿,而且绝大部分增加的城镇人口将集中在亚洲和非洲。


联合国副秘书长、人居署现任执行主任克洛斯(Joan Clos)曾经在《2016年世界城市状况报告》指出,“无论是国内还是国际移徙,95%的人都出于经济原因或者为追求更好的生活而进入城镇地区。


到2030年,预计发展中国家的城市人口将翻一番,城市覆盖的土地面积会扩张三倍,由此将导致一系列严峻挑战。例如在1950年至2005年间,全球城市化水平从29%跃升至49%,同期由焚烧化石燃料产生的二氧化碳排放量增加了至少500%,这显然是不可持续的发展模式。


目前,城市的能源消费占到全球总量的60%至80%;因能源供应和交通产生的温室气体排放占总量的70%。我们需要采取行动,对城市未来长期的可持续发展进行规划和管理。”



著名的科学家和思想家Vaclav Smil将水泥称为“文明社会中最重要的材料“,不可否认钢铁水泥对城市的发展做出了重要贡献,但传统建筑结构正遭遇气候变化的压力。在解决城市温室气体的问题时,木结构建筑或许是一个良策,既能满足城市的持续发展,又能补偿建筑业的碳排放。


木结构可以有效的缓解气候变化


耶鲁大学的一项研究表明,在城市建设中用木材代替水泥和钢材可以有效减少CO2的排放,并且可以通过建筑物延长树木/木材的碳固存周期。由住房和商业建筑的需求而引发的气候变化的风险可通过工程木材来缓解。


这项研究通过模拟建筑材料的碳排放和储存情况,显示了木质建筑如何起到碳汇的作用,据估计到2050年,为了实现“将全球温度上升幅度控制2℃的目标”, 世界人口增长而开展的基础设施的建设的碳排放达到总目标的30%-65%。


研究人员预测,若城市从钢铁和混凝土等传统建筑材料的使用转向工程木材将减少全球碳排放,可以将碳储存增加25%至170%。


研究人员称,从木材源头上的控制,选自可持管理的木材,到优化材料性能,加工成工程木产品,直至项目的拆除,木材重新用到其他领域,这样对重木结构全生命周期中的材料研究是一件有意义的事情。



目前建筑行业占了全球钢铁需求的一半左右,在城市建设中用木材代替钢材,将为实现节能减排目标提供了助力。


位于北不列颠哥伦比亚大学的木材创新与设计中心于2014年竣工,是一座8层,29.5米重型木结构,通过对整个建筑生命周期评估中发现,由于该项目使用木材代替混凝土和钢材,成功将建筑的碳成本, 降低了400多吨CO2。并且该项目额外避免了1,100吨CO2的潜在碳排放—相当于160户家庭的年排放量。



木结构高楼有助于改善住房体验和提高城市密度


人口在不断增长,到本世纪中叶,全球城市人口的稳步增长将推动全球对新住房、商业建筑和其他基础设施的巨大需求,在发展中国家,城市人口增长与住房供给不足的矛盾日益显露出来。


全球有超过40亿人生活在城市地区。


联合国估计,2007年是世界上居住在城市地区的人数首次超过农村地区的一年。


对城市人口的数据各不相同,主要是由于对“城市地区”的确切定义及范围存在分歧。


在人类历史的大部分时间里,人口都生活在密度非常低的农村环境中。城市化是过去几个世纪独有的趋势。


到2050年,预计世界上三分之二以上的人口将居住在城市地区。


随着人们变得更加富有,人们倾向于从农村迁移到城市地区。


人们对住房需求的递增,除了考虑经济成本外,对可持续的健康的生活方式有了更多的关注。如何有效的利用土地空间和实现与周围环境的和谐融合实现可持续发展是城市管理者面临的挑战和建筑师们亟待解决的问题。


在城市建设中除了合理的规划土地之外,工程木产品有助于政府和开发商实现密度目标,在现有建筑物上提供“向上增长的空间”也是一种解决方案。Metsä Wood是一家为建筑提供木制品的芬兰公司曾举办过“城市之上的城市”竞赛以探索木结构的可能性。


参赛者被要求在世界上人口最多的城市之一中选择一座位于中心的建筑,并开发一种创新的木材设计解决方案,通过增加建筑面积来增加密度。


来自40个国家的170多个参赛作品提交了上海、纽约、柏林、巴黎和伦敦等69个城市的建筑设计。


作为本次竞赛中获奖项目Tammelan Kruunu为芬兰佩雷市塔梅拉城区(Tammela)木结构改造项目,利用建筑的屋顶存在潜在的空间,用现代工程木产品的填充以拓展建筑空间。



Kruunu的设计理念从“新”与旧的结合开始,通过开发新的空间和现代化的设计来平衡视觉效果,对空间进行整合和利用以此改善生活质量。


木材用于建筑外部饰面与原有的抹灰外墙相融合营造出现代的气息,而在室内则传达温暖和温馨的感觉。屋顶的露台上的大落地窗保证了光线的充足,别出心裁的木质遮阳板设计起到了调节光线的作用也保护了隐私。


不只是对设计的追求精益求精,在使用功能上设计师希望能够在两座相连的建筑上搭建这样的屋顶结构,通过楼梯来连接原有建筑和新结构,同时基于防火安全,另外设有消防疏散楼梯。该设计希望能够通过BIM软件的应用和预制化的生产加工方式来实现这一目标。



评审团认为该设计看到了延伸建筑的潜力,通过对城市文化和建筑构造的理解提供了出色的预制化解决方案,创建了舒适的生活环境,提供了一个美好的社区交流的空间,无论在设计还是功能上与现有的建筑十分契合。



用工程木产品改造的建筑,仿佛让建筑长高了,那么原生态的重木结构能长到多高?日本建筑公司住友林业计划在2041年在东京建造一座 1,148 英尺(350 米)高的木塔。


由住友林业的筑波研究所与建筑公司Nikken Sekkei合作开发的“W350计划”概念是一座 70 层高350米的的混合用途建筑,包括住宅、办公和零售空间。


预计需要 185,000立方米的木材,W350计划的一个主要目标是推动创新,对新材料和方法的开发来降低大型木结构建筑的成本,这让未来的城市空间中建造更高的高层木结构成为了可能。



在原有建筑上的扩建和更多高层木结构的涌现有助于缓解城市人口的压力,推动了绿色建筑的发展。这对城市管理者来说,无疑是一个令人振奋的消息。


预制化木结构,适应城市快节奏


城市是消费中心,需要大量能源、建筑材料、水、食物和土地,与此产生的垃圾污染了环境,影响了人类。人类是城市的管理者、居住者和守护者,创建一个绿色的生活环境十分重要,而健康环保的绿色建筑备受推崇。


木材对环境友好


木材对环境更加友好,钢铁和混凝土消耗的能源分别比木材多12%和20%,排放的温室气体多15%和29%,向空气中释放的污染物分别多10%和12%,产生的水污染物分别比木材多300%和225%。


装配式木结构得益于材料本身源自于自然,装配式木结构在工厂完成预制,在现场安装,施工快速,周围环境的影响小,木结构的舒适感不言而喻,在城市中久居的人们更向往自然的环境,希望通过技术的发展,能把“森林”搬到城市中来。



位于温哥华北部城市的三层的重型木结构办公楼项目使用了CLT(正交胶合木)构件,向大众了展示了木结构建筑代替传统的钢结构和混凝土应用在多功能建筑上。


通过对BIM建模、虚拟设计和施工(VDC)技术的应用,设计团队和施工人员详细规划了安装顺序,最终以9天的时间完成了施工,比最初计划的21天少了一半多,体现了木结构施工的效率之高。


创新的CLT墙体充分的考虑了防火、抗剪能力、施工、美学和设计等因素,木材可以直接暴露在外,同时满足安全和节能的需求。



城市是我们的未来,更美好的全球未来着眼于城市的创新和行动,合理规划基础建设和资源管理是根本。大力发展木结构能提高生活质量和减少碳足迹。城市有能力改变世界,而木结构有能力改变城市。


参考资料:


https://www.mdpi.com/2071-1050/4/10/2707/htm


https://www.metsawood.com/global/news-media/articles/Pages/Urban-building-with-mass-timber.aspx


https://www.fastcompany.com/90574889/wood-buildings-should-be-a-requirement-of-any-climate-change-policy


https://www.c40.org/ending-climate-change-begins-in-the-city


https://www.metsawood.com/global/news-media/articles/Pages/Urban-building-with-mass-timber.aspx


https://environment.yale.edu/news/article/can-wood-buildings-convert-cities-from-carbon-source-to-carbon-vault/


https://arabiangazette.com/wooden-skyscrapers-transformation/


https://blog.allplan.com/en/urban-timber-construction


https://www.pimapen.com.tr/en/consumer-information/urban-transformation


https://www.wri.org/insights/5-things-we-learned-about-urban-transformation


https://www.adelphi.de/en/topics/urban-transformation


https://yaledailynews.com/blog/2020/02/12/wood-buildings-could-combat-climate-change-study-finds/


https://www.lse.ac.uk/cities/publications/research-reports/Going-Green-How-cities-are-leading-the-next-economy


https://www.forestfoundation.org/wood--a-good-choice-for-energy-efficiency-and-the-environment


(编辑:奚雅青)


延伸阅读:

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