在過去的數(shù)年間，人們對城市環(huán)境中大量增加高度的木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展產(chǎn)生了極大的興趣，其中許多是與其他材料混合的結(jié)構(gòu)。該研究確定了全球目前已完工或在建的84座8層及以上高度的大型木結(jié)構(gòu)建筑，并根據(jù)區(qū)域、功能和結(jié)構(gòu)類型進行分析。圍繞這些項目積累的知識不斷增長，包括擬議的建筑，將為未來的高層建筑行業(yè)提供信息經(jīng)驗。

概述

圖1. 位于挪威布魯門達爾的Mjast?rnet是目前世界上最高的木結(jié)構(gòu)建筑，高85.3米，18層。? Nina Rundsveen

2017年，CTBUH出版了《Tall Timber: A Global Audit/高層木建筑：全球統(tǒng)計》。這項數(shù)據(jù)研究涵蓋了所有48個已知的七層及以上高度的木建筑項目，這些項目在當時或正處于提案狀態(tài)，或正在建設(shè)，或已經(jīng)完成。現(xiàn)在，全球有200多座七層或七層以上的大型木結(jié)構(gòu)建筑，正在建設(shè)中，或已經(jīng)建成，數(shù)量增加了四倍多。世界上最高的木建筑Mjast?rnet，位于挪威的Brumunddal(見圖1)，高85.3米，共18層，但這個高度將被美國密爾沃基的Ascent所取代，后者高86.5米，共25層，將于2022年8月完工(見圖2)。

圖2.美國密爾沃基的Ascent高86.5米，25層，預(yù)計將于2022年8月完工，成為全球最高的木結(jié)構(gòu)建筑。? C. D. Smith Construction

數(shù)據(jù)范圍與調(diào)查方法

本研究中的數(shù)據(jù)是在近十年的學(xué)術(shù)研究中收集的，幾乎所有引起CTBUH研究和思想領(lǐng)導(dǎo)團隊注意的木結(jié)構(gòu)項目，通過新聞報道、組織成員互動、項目提交、學(xué)術(shù)出版等等，都被錄入了一個主數(shù)據(jù)庫。

為了在整個報告中保持高度的可信度和一致性，研究人員將最低高度門檻設(shè)定為高出地面8層。這就產(chǎn)生了總共139座擬建、在建或已建成的建筑（見圖3）。將研究限制在在建或已建成的建筑上，使數(shù)據(jù)集減少到84座至少有8層樓高的建筑。

圖3.截至2022年2月，世界各地已建成或正在建設(shè)的8層及以上的大型木結(jié)構(gòu)高層建筑，各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)匯總。數(shù)據(jù)分別為：（1）按項目階段分組，n= 139。（2）按功能分組，n= 84。（3）按地區(qū)分組，n= 84。（4）按結(jié)構(gòu)類型分組，n= 84。

按功能劃分

在全球范圍內(nèi)，高層木結(jié)構(gòu)建筑最主要的功能是住宅/酒店，包括54座建筑，占總數(shù)的65%。其次是辦公用途，有16座（19%），混合用途有12座（14%），機構(gòu)用途僅占2%。許多開發(fā)商選擇這種材料是因為它的美學(xué)吸引力，在住宅單元或公共區(qū)域內(nèi)暴露出結(jié)構(gòu)和鑲板。

木材的親生物性也加強了在商業(yè)辦公室中暴露材料的價值，在企業(yè)競爭吸引現(xiàn)有員工回到辦公室并招募新員工時，這有望成為一個差異化的優(yōu)勢因素。這推動了大規(guī)模木材辦公樓的租賃溢價，其數(shù)量預(yù)計在不久的將來會增加。

圖4.挪威卑爾根的Treet是目前全球第二高的全木結(jié)構(gòu)建筑，高49米，14層。? Sparrow (cc by-sa) 

按地區(qū)劃分

作為高層木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)的發(fā)源地，以及成熟的管理森林和世界上最嚴格的環(huán)境法規(guī)的故鄉(xiāng)，歐洲是擁有最多高層木材建筑的地區(qū)，約占總數(shù)的71%。其次是北美，這里有世界上最大的管理森林和悠久的使用木材的建筑歷史，占18%。

澳大利亞占總數(shù)的10%，擁有一些世界上最著名和最早的大宗木材高層建筑，包括墨爾本的Forte和布里斯班的25 King，鑒于該國的木材工業(yè)相對較小，這就更加引人注目了。大多數(shù)材料都是從歐洲運往海外數(shù)萬公里的地方。亞洲在數(shù)據(jù)集中只有兩座建筑，但預(yù)計在未來幾年會有顯著增長。

圖5.奧地利維也納的HoHo(84米，24層)，于2018年完工，是目前世界上最高的混凝土-木材混合建筑。? DERFRITZ - Fotograf (cc by-sa)

按結(jié)構(gòu)材料劃分

每個建筑所使用的結(jié)構(gòu)材料在統(tǒng)計中同樣重要。主要類別有全木結(jié)構(gòu)、混凝土-木材混合結(jié)構(gòu)、鋼-木混合結(jié)構(gòu)和混凝土-鋼-木混合結(jié)構(gòu)。

· 全木結(jié)構(gòu)

要成為 "全木 "結(jié)構(gòu)，主要的垂直和橫向結(jié)構(gòu)部分都必須由木材構(gòu)成。一個 "全木 "結(jié)構(gòu)可能包括在木材部件之間使用局部的非木材連接。一座木材結(jié)構(gòu)的建筑，其地板系統(tǒng)為混凝土板，或在木梁上鋪設(shè)混凝土板，仍被認為是 "全木 "結(jié)構(gòu)，因為混凝土構(gòu)件并不作為主要結(jié)構(gòu)。一個著名的例子是挪威卑爾根的Treet（見圖4）。

· 混凝土-木材混合結(jié)構(gòu)

在這些建筑中，垂直或橫向承重系統(tǒng)的一個重要元素是由混凝土制成的，通常表現(xiàn)為一個混凝土核心筒支撐著一個木質(zhì)框架。其他常見的例子包括使用橫向跨度元素的建筑，如梁，以及由混凝土制成的垂直承重柱，木材作為主要地板裝飾系統(tǒng)。市場上的一些工廠預(yù)制系統(tǒng)將混凝土框架與墻壁或地板的木材鑲嵌板結(jié)合起來，或?qū)⒛静目蚣苣K與預(yù)澆混凝土樓板結(jié)合起來。目前最高的混凝土-木材混合建筑是奧地利維也納的HoHo，84米，24層（見圖5）。

· 鋼-木混合結(jié)構(gòu)

圖6.瑞典謝萊夫特耶的Sara Kulturhus(73米，19層)是目前世界上最高的鋼-木混合建筑。? White Arkitekter / Ake Eson Lindman

在木-鋼混合結(jié)構(gòu)的建筑中，垂直或橫向承重系統(tǒng)的一個重要元素是由鋼制成的。最典型的是，這將是一個抗側(cè)力系統(tǒng)，如鋼結(jié)構(gòu)核心筒、屈曲約束支撐、周邊框架或外骨架鋼支撐系統(tǒng)以及由柱子和梁組成的重力系統(tǒng)，與木質(zhì)地板或墻體系統(tǒng)相互作用。一般來說，這種結(jié)構(gòu)分類是為了反映大量使用鋼材的情況，超出了典型的大規(guī)模木材和木結(jié)構(gòu)建筑所使用的緊固件和連接器。目前最高的鋼-木混合建筑是Sara Kulturhus，位于瑞典Skellefte?的混合用途建筑（見圖6）。

· 混凝土-鋼-木混合結(jié)構(gòu)

圖7.荷蘭鹿特丹的De Karel Doorman(70.5米，22層)是目前世界上最高的混凝土-鋼-木混合結(jié)構(gòu)。選擇這種設(shè)計方法是為了在現(xiàn)有百貨商店的頂部建造一座新的住宅塔樓。? Fred Romero (cc by-sa)

這些建筑使用所有三種材料的組合來承載主要的負荷。最典型的組合是混凝土核心筒與鋼梁和鋼柱協(xié)同工作，并使用木材地板和隔墻，但也存在許多變化。目前最高的混凝土-鋼-木混合建筑是荷蘭鹿特丹的DeKarel Doorman，高71米，共22層--其中大部分是在現(xiàn)有的1951年的百貨公司頂部建造的輕質(zhì)混合塔樓（見圖7）。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示出了一些有趣的現(xiàn)象。在8層及以上高度的84座建筑中，有37座是全木材結(jié)構(gòu)，其次是木材-混凝土、木-鋼-混凝土和木-鋼混合結(jié)構(gòu)。從表面上看，這似乎令人驚訝，因為人們普遍認為，相對于其他材料而言，木材的彎曲傾向和重量較輕，會對高度產(chǎn)生抑制作用，要達到更高的高度，就必須采用某種混合或復(fù)合結(jié)構(gòu)。圖8顯示了各種結(jié)構(gòu)材料組合的分布細目。

圖8.分布在世界各地的大型木結(jié)構(gòu)建筑，八層及以上高度，按樓層數(shù)和結(jié)構(gòu)材料組合而成。

按框架類型劃分

四種結(jié)構(gòu)材料組合中的每一種都可以進一步細分為三種框架類型，根據(jù)荷載是否通過墻、柱梁系統(tǒng)或由預(yù)制單元組成的模塊系統(tǒng)來分配。

由于通用性很強的CLT板在大規(guī)模木材建筑中的應(yīng)用非常普遍，因此，在39座8層或以上的全木結(jié)構(gòu)中，有26座是承重墻系統(tǒng)，這一點也許并不令人驚訝。在數(shù)據(jù)集中的所有項目中，共有30.9%是全木材承重墻系統(tǒng)（見表1）。

第二常見的框架類型是柱梁系統(tǒng)，占木材-混凝土混合系統(tǒng)的21.4%，占木-鋼-混凝土混合系統(tǒng)的90%。總的來說，16.7%的數(shù)據(jù)集由帶有柱梁框架的木材-混凝土混合系統(tǒng)構(gòu)成。

表1.截至2022年2月，世界范圍內(nèi)八層及以上的結(jié)構(gòu)材料組合、在建或已建成的大型木結(jié)構(gòu)建筑的框架類型分布。

跨地區(qū)比較

在上述分析模式中，可以進行一些有啟發(fā)性的比較，說明高層木結(jié)構(gòu)建筑在不同的區(qū)域市場的發(fā)展有些不同。

歐洲有最多的已完成項目（54個），還有22個擬建項目。在北美，擬建和在建的項目（分別為26個和9個）遠遠多于已建成的項目（6個）。在澳大利亞，有5個擬建項目，3個在建項目，以及5個已建成的8層及以上的建筑。在亞洲，有兩座已建成的建筑，只有一座擬建的，目前沒有在建的。在非洲和南美洲，沒有大規(guī)模木材建筑活動（見圖9）。

在圖9中，統(tǒng)計數(shù)據(jù)總體上反映了各地區(qū)市場的成熟度，因為大量木材的技術(shù)在20世紀90年代起源于奧地利，并在整個歐洲傳播開來，在2000年代的前十年，澳大利亞有幾個值得注意的先驅(qū)項目，隨后是北美，最近是亞洲。

在主要結(jié)構(gòu)中使用的材料方面，也有同樣的模式。歐洲擁有最多的全木材結(jié)構(gòu)（29個）和比例（49%），而北美在全木材、木材-混凝土和木-鋼的解決方案之間相當均衡。每個項目都有自己的情況，決定了最經(jīng)濟和實用的材料選擇，這取決于每個城市的鋼材、木材和混凝土的經(jīng)濟情況，更不用說地區(qū)了。但可以做一些概括。

全木材結(jié)構(gòu)在歐洲的盛行，部分原因可能是木材森林離項目地點較近；環(huán)境目標，如展示對碳足跡減少目標的堅持。

北美較高比例的鋼木混合結(jié)構(gòu)可能部分反映了鋼材在地震條件下的靈活性和性能，這在木材經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)，如美國的西北太平洋地區(qū)和加拿大的不列顛哥倫比亞省很普遍。

澳大利亞的項目數(shù)量較少，因此應(yīng)謹慎對待一概而論的問題，但值得注意的是，盡管幾乎所有用于建筑的木材都是進口的，最大的建筑卻是全木材結(jié)構(gòu)。

圖9.左列:每個地區(qū)擬建、已建成或在建的8層或以上大型木結(jié)構(gòu)建筑數(shù)量。右列:每個地區(qū)8層以上的已建或在建建筑的結(jié)構(gòu)組成。

未來展望

高層大規(guī)模木材的近期前景似乎很光明。在世界范圍內(nèi)，目前有70座8層或更高的建筑正在建設(shè)或計劃建設(shè)中。新的高度門檻確實會被打破，超過目前25層（約90米高）的高度。

這些項目可能只有通過利用木材混合結(jié)構(gòu)，結(jié)合鋼和混凝土，才能實現(xiàn)這些崇高的目標。木材與這些材料的最佳互動對于實現(xiàn)幾個關(guān)鍵的結(jié)果至關(guān)重要：減少碳足跡，提高建造效率，以及為世界上快速城市化的人口帶來的對于住房快速增加的需求。

（責(zé)任編輯：何雯麗）

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