全球最高木結(jié)構(gòu)：25層的Ascent大樓

? Courtesy:Thornton Tomasetti/KAA Design Group

Ascent項(xiàng)目，位于美國(guó)密爾沃基東城區(qū)，是目前世界上最高的正交膠合木結(jié)構(gòu)建筑。這座占地4.9萬(wàn)平米，共25層的高層建筑擁有259套公寓。該建筑由Korb + Associates建筑事務(wù)所主持設(shè)計(jì)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)包括結(jié)構(gòu)工程師Thornton Tomasetti、木結(jié)構(gòu)承包商Swinerton、消防安全專家Arup。

該大樓開發(fā)商新地產(chǎn)企業(yè)（New Land Enterprises）希望打造一座最高標(biāo)準(zhǔn)的可持續(xù)木結(jié)構(gòu)高樓，以推動(dòng)重型木結(jié)構(gòu)行業(yè)的發(fā)展。因?yàn)樵擁?xiàng)目前所未有的高度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。除此之外，建筑的許可發(fā)放、消防措施、抗震等方面都需要富有創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目于2022年竣工。

建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

Ascent項(xiàng)目的上部十九層木結(jié)構(gòu)加混凝土核心筒組成，下部六層為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土基座結(jié)構(gòu)，大樓地下室設(shè)有停車場(chǎng)和零售店。整體設(shè)計(jì)上，木結(jié)構(gòu)部分由膠合木梁柱與正交膠合木CLT樓板組成。CLT樓板上部覆蓋輕質(zhì)混凝土面層，而兩個(gè)鋼筋混凝土核心筒提供了側(cè)向穩(wěn)定性。

建筑消防專項(xiàng)超限設(shè)計(jì)

威斯康星州的商業(yè)建筑法規(guī)基于IBC 2015（美國(guó)建筑規(guī)范），該法規(guī)屬于法條式規(guī)范（Prescriptive Design）。但該項(xiàng)目的層高不符合現(xiàn)有IBC規(guī)范，所以設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要通過驗(yàn)證“Alternative Design”的特殊方式，來驗(yàn)證該設(shè)計(jì)的性能。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與當(dāng)?shù)貙徟鷻C(jī)關(guān)協(xié)作，最終獲得了特別許可，允許建造一座25層的暴露式重型木結(jié)構(gòu)建筑（IV型），以展示正交膠合木的應(yīng)用潛力，前提是滿足1A型建筑的防火等級(jí)要求，這也是IBC規(guī)定的最高耐火極限。

為此，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了廣泛的耐火測(cè)試、研究、工程分析、產(chǎn)品認(rèn)證以證明正交膠合木結(jié)構(gòu)可以滿足甚至超越規(guī)定的消防等級(jí)要求。實(shí)驗(yàn)證明，膠合木梁及其連接可以達(dá)到2小時(shí)耐火極限，而膠合木柱則能達(dá)到3小時(shí)耐火極限。為提高整體結(jié)構(gòu)的消防性能，消防噴淋被大量采用，另外消防通道和走廊配備專門增壓設(shè)備，將空氣往避難層外壓出，防止?jié)鉄熀土一鸬那秩搿?/p>

“世界首創(chuàng)”

重型木結(jié)構(gòu)的碳化耐火特性在美國(guó)木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)規(guī)程（NDS）里是被認(rèn)可的。但是為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否滿足或超越1A型建筑的耐火極限要求，還進(jìn)行了額外的測(cè)試，以確認(rèn)膠合木柱的3小時(shí)耐火極限。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與美國(guó)農(nóng)業(yè)部森林產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室合作，完成了是世界首個(gè)膠合木柱三小時(shí)耐火測(cè)試。

? 達(dá)到兩小時(shí)耐火極限的連接設(shè)計(jì)

該實(shí)驗(yàn)評(píng)估了三種樹種，分別是花旗松、黑松和奧地利云杉，結(jié)構(gòu)證實(shí)三種樹種制成的膠合木都能夠滿足3小時(shí)的耐火極限要求。這些測(cè)試的結(jié)果已經(jīng)公開發(fā)布，以幫助未來更多類似高層木結(jié)構(gòu)建筑的普及。

? 圖片版權(quán)：德國(guó)漢高

減碳效應(yīng)

這個(gè)項(xiàng)目不僅展示了大規(guī)模重型木結(jié)構(gòu)在高層建筑中的可行性，以及它在美觀上的吸引力。此外據(jù)測(cè)算，Ascent項(xiàng)目還減少約7,200噸的二氧化碳排放，相當(dāng)于將2,100輛汽車一年的碳排放。除此之外，Ascent公寓通過在室內(nèi)大規(guī)模地展示暴露的CLT板、膠合木柱和木梁，打造了多戶高層的獨(dú)特木材結(jié)構(gòu)，使居民幾乎在每個(gè)角落都能感受到大自然的氛圍。

雖然Ascent項(xiàng)目的“世界第一高”的頭銜可能很快會(huì)被超越，但在這個(gè)項(xiàng)目上展示的研究、創(chuàng)新將對(duì)全球的高層木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展產(chǎn)生持久的影響。

預(yù)制化=快速施工

CLT正交膠合木板不僅具備結(jié)構(gòu)和美學(xué)的雙重功能，還能有效降低室內(nèi)裝修成本。此外，它還可以實(shí)現(xiàn)柱子和梁的工廠預(yù)制，從而大幅減少了材料浪費(fèi)。考慮到木材的輕量性質(zhì)，相較于混凝土或鋼材，施工現(xiàn)場(chǎng)的能耗和時(shí)間成本也進(jìn)一步降低，使施工進(jìn)度提高了大約25%。該項(xiàng)目的木結(jié)構(gòu)施工部分于2021年6月開始。僅僅6個(gè)月后，這座25層的大廈便完成封頂。