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現(xiàn)代裝配式CLT木結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢(shì)及在我國(guó)的發(fā)展機(jī)遇

現(xiàn)代裝配式CLT木結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢(shì)及在我國(guó)的發(fā)展機(jī)遇

打印 0條評(píng)論來源:中林木結(jié)構(gòu)

01

引言


當(dāng)下,面對(duì)著人類生存與發(fā)展的嚴(yán)峻形勢(shì),運(yùn)用環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的建材來建設(shè)新的家園,已成為當(dāng)今社會(huì)的共識(shí)。木材是一種古老的可持續(xù)再生的綠色低碳建材,木結(jié)構(gòu)建筑在中國(guó)也擁有源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的歷史。但隨著時(shí)代的變化,木結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了發(fā)展、興盛、繁榮,再到近代逐漸衰落的全過程。


木結(jié)構(gòu)的發(fā)展在中國(guó)近代史上中斷 20年后的今天,開始再次受到關(guān)注——在我國(guó)雙碳戰(zhàn)略的政策推動(dòng)與全球木結(jié)構(gòu)建筑熱潮的引領(lǐng)下,預(yù)制建材特別是木竹建筑材料在我國(guó)逐漸受到重視,裝配式CLT木結(jié)構(gòu)建筑也有了初步的發(fā)展。


02

裝配式CLT木結(jié)構(gòu)建筑的興起


最近十幾年,以膠合木、正交膠合木等為代表的重型木結(jié)構(gòu)建筑在歐美等地異軍突起,在多高層建筑和高層建筑中替代鋼筋混凝土,得到了越來越廣泛的應(yīng)用。芬蘭目前正在成片地開發(fā)木結(jié)構(gòu)建筑項(xiàng)目,其中最高的木結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)超過了80m,國(guó)際上還有建筑設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)了300m80層高的木結(jié)構(gòu)建筑OAKWOOD TOWER。


圖片


最近這五年,不只是芬蘭,還有美國(guó)、澳大利亞以及整個(gè)歐洲的現(xiàn)代裝配式CLT木結(jié)構(gòu)大型公共建筑和多高層建筑越來越多,現(xiàn)代裝配式CLT木結(jié)構(gòu)建筑已然掀起了全世界范圍內(nèi)的綠色建筑熱潮。


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Mj?sa湖之塔

?Ricardo Foto

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Sara Kulturhus中心

??ke E:son Lindman

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Moholt 木塔公寓

?Ivan Brodey


03

裝配式CLT木結(jié)構(gòu)建筑優(yōu)勢(shì)分析


搭建快,自重輕,設(shè)計(jì)靈活,可完全預(yù)制


圖片

?Courtesy of LEVER Architecture


①與其他建材(如磚石、混凝土或鋼鐵)相比,木材重量較輕,便于搬運(yùn),可有效節(jié)省時(shí)間、人力成本;


②現(xiàn)代裝配式木結(jié)構(gòu)建筑常采用木質(zhì)框架做內(nèi)襯墻體,有效減輕房屋重量的同時(shí),也降低了對(duì)地基的要求;


③木材具備極高的靈活性,不僅可以作為建筑材料,還可以作為裝修材料,可以根據(jù)居住者的不同需求靈活設(shè)計(jì)布局,可塑性強(qiáng),內(nèi)部改變功能區(qū)域相對(duì)容易,即使將房屋拆除,也可將大部分木材回收利用;


④裝配式CLT木結(jié)構(gòu)建筑可完全實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)制及標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化生產(chǎn),施工安全快速,噪聲低,且基本上不產(chǎn)生建筑垃圾。同時(shí),所有的室內(nèi)裝修也可在工廠預(yù)制,一步安裝到位,減少二次裝修費(fèi)用。


降碳減碳儲(chǔ)碳,節(jié)能效應(yīng)顯著


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?Jonas Westling


①與其他建筑結(jié)構(gòu)相比,木結(jié)構(gòu)建筑在整個(gè)生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境的影響更小;

·研究表明:鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)比木結(jié)構(gòu)多消耗1.5倍和 2.2倍的能源,產(chǎn)生與木結(jié)構(gòu)相比多1.2倍和15倍的溫室氣體,空氣污染指數(shù)是木結(jié)構(gòu)的1.7倍和2.2倍;

·研究表明:制作1噸水泥產(chǎn)生約1220千克CO2,制作1噸鋼材產(chǎn)生約 6470 千克CO2,制作1噸玻璃產(chǎn)生約 1870 千克CO2,而生產(chǎn)1立方米木材(規(guī)格材)僅排放 30.3千克CO2。


②裝配式CLT木結(jié)構(gòu)建筑是個(gè)巨大的碳庫,能夠?qū)02儲(chǔ)存在建筑中;

·研究表明:每使用1立方米 CLT替代鋼筋混凝土,可儲(chǔ)(固)碳約0.7噸;


③木材本身具有優(yōu)良的隔熱性能,可以有效地保持周圍環(huán)境的溫度穩(wěn)定,減少熱量傳遞,從而降低能耗。

·研究表明:在同樣的厚度下,木頭的隔熱值可以是一般混凝土隔熱值的16倍,是鋼隔熱值的400倍,鋁隔熱值的1600倍。在使用常規(guī)保溫措施的情況下,木結(jié)構(gòu)建筑的保溫性能比空心磚建筑高出3倍;

·研究表明:一棟七層的 CLT 建筑可節(jié)省 29.4%的能源,與運(yùn)營(yíng)階段的鋼筋混凝土建筑相比,相當(dāng)于減少了24.6%的碳排放;

·研究對(duì)比發(fā)現(xiàn):在江浙滬等冬冷夏熱地區(qū),CLT木結(jié)構(gòu)房屋供暖能耗可比輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋低27.1%,比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋低31.3%。


舒適性高,健康效應(yīng)好


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Kuhmo木材學(xué)校

?Ville-Pekka lkola


①木材具有良好的濕度調(diào)節(jié)功能,能夠從大氣中吸收水分,反之也會(huì)將水分釋放出來,這樣就可以在一定程度上調(diào)整房間中的相對(duì)濕度,給人提供一個(gè)非常舒適、冬暖夏涼的居住環(huán)境;


②木材還會(huì)散發(fā)出芳香的“芬多精”和負(fù)離子,其中一些成分可以殺菌殺蟲,一些可以提神醒腦,還有一些可以鎮(zhèn)定神經(jīng)、抑制疾病和增強(qiáng)免疫系統(tǒng),對(duì)人體有保健作用,還能夠減輕壓力;

·據(jù)國(guó)外調(diào)查發(fā)現(xiàn):與住在鋼筋混凝土建筑中的居住者相比,長(zhǎng)期住在木結(jié)構(gòu)建筑中的居住者的平均壽命可顯著延長(zhǎng)多達(dá) 9-11年;

·研究表明:木材在室內(nèi)環(huán)境中的存在能有效降低人體交感神經(jīng)系統(tǒng)(SympathetiNervous System,SNS)的活躍性。(SNS的活躍性是人體用來應(yīng)對(duì)壓力的方式,當(dāng) SNS 處于活躍狀態(tài)時(shí),會(huì)使人體血壓升高、心跳加速)


③木材有良好的隔音性能。與混凝土結(jié)構(gòu)相比,木結(jié)構(gòu)的撞擊性噪聲傳遞相對(duì)不明顯,回聲小,給人安靜的舒適感;


④木材顏色多樣,紋理美觀,并且表面具有小的凹凸。在光線下,它能高效地吸收對(duì)眼睛有害的紫外光并將紅外光折射出來,使刺眼的光線變得柔和,從而使人們的視覺體驗(yàn)舒適;


⑤木材與人體體表溫度相近且富有彈性,軟硬適中,溫度適中,使居住體感更舒適。


可實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)、保溫、隔聲和裝修等一體化,綜合成本低


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利尼莫臺(tái)公用事業(yè)公司

?ToLoLo studio


①與鋼筋混凝土毛坯房相比,木結(jié)構(gòu)建筑所有的隱蔽工程,如管道、布線和室內(nèi)裝飾,如門、窗、地板和櫥柜等都可在施工過程中進(jìn)行,大大降低了室內(nèi)設(shè)計(jì)和裝修成本;


②木結(jié)構(gòu)房屋的使用率通常高達(dá)85-90%,所有管道都可隱藏于木屋的墻體或樓板中。值得一提的是,CLT預(yù)制板幅面大,輕質(zhì)高強(qiáng),抗震、防火、隔熱、隔聲等綜合性能好,很容易實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)、保溫、隔聲和裝修等的一體化。

·研究表明:由于裝配式CLT木結(jié)構(gòu)建筑的外墻和內(nèi)隔墻墻體厚度可減少一半或以上,200平方米左右的房子可以多出15-18平方米的凈面積,300平方米左右的房子則可以多出25平方米左右,房屋得房率高,可有效增加投資回報(bào)率。


防火性能、抗震性能良好

①具備一定厚度的CLT預(yù)制板(如3層105m厚)是難燃 B1級(jí)材料;

·試驗(yàn)表明:3層CLT墻板的耐熱完整性和耐火隔熱性均大于90分鐘,5層CLT樓板的耐熱完整性和耐火隔熱性均大于120分鐘。


②碳化層的存在,能夠有效阻燃。木材燃燒后表面會(huì)出現(xiàn)碳化層,碳化層能夠隔絕氧氣,阻止火焰進(jìn)一步滲入;


③表面加石膏板等防火材料可進(jìn)一步提高 CLT 預(yù)制板的耐火極限;


④木結(jié)構(gòu)尤其是重型 CLT 木結(jié)構(gòu)建筑防火性能良好,完全能滿足《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016-2014 規(guī)定的要求;


⑤裝配式CLT木結(jié)構(gòu)建筑具備良好的抗震性能,結(jié)構(gòu)彈性更大更穩(wěn)固。

·國(guó)內(nèi)首個(gè)模塊化三層 CLT結(jié)構(gòu)足尺模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)證明:裝配式CLT木結(jié)構(gòu)建筑在不同的地震模擬情況下都有出色的抗震表現(xiàn)。


04

在中國(guó)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇


裝配式CLT木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

①現(xiàn)代裝配式CLT木結(jié)構(gòu)所需木材強(qiáng)度要求較高,且多數(shù)依靠進(jìn)口,導(dǎo)致建筑材料成本相比傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)材料成本較高。此外,由于我國(guó)工程材產(chǎn)品規(guī)模化和標(biāo)準(zhǔn)化不夠,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保守,造成建造成本也偏高;


②由于城市建設(shè)用地日益緊缺,政府和地產(chǎn)開發(fā)商站在城市規(guī)劃和利益角度,更愿意建設(shè)高層建筑,而根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,木結(jié)構(gòu)組合建造允許層數(shù)最高僅可達(dá)7層,加上國(guó)家對(duì)別墅和小產(chǎn)權(quán)房屋開發(fā)的政策限制,對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑市場(chǎng)擴(kuò)容造成一定影響;


③裝配式CLT木結(jié)構(gòu)建筑在國(guó)內(nèi)正處于起步階段,當(dāng)前缺乏專業(yè)化設(shè)計(jì)人員和施工安裝隊(duì)伍,與歐洲、北美等國(guó)家相比中國(guó)在木結(jié)構(gòu)建筑領(lǐng)域的研究相對(duì)比較落后,并且目前在全國(guó)高等院校中木結(jié)構(gòu)建筑與材料方面的專業(yè)也屈指可數(shù),報(bào)考該專業(yè)的學(xué)生普遍偏少;


④木結(jié)構(gòu)企業(yè)為了拓展業(yè)務(wù),應(yīng)對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),尋求壓價(jià)減料和相對(duì)容易獲取訂單的推動(dòng)方式,形成了木結(jié)構(gòu)是臨時(shí)性建筑的錯(cuò)誤認(rèn)知,降低了本結(jié)構(gòu)的品質(zhì),從而制約了現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展,使木結(jié)構(gòu)在中國(guó)逐步演變成了一種非主流的建筑形式。


裝配式CLT木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的機(jī)遇

①“雙碳”戰(zhàn)略背景下,政策的鼓勵(lì)與引導(dǎo)。當(dāng)今發(fā)展裝配式超低能耗建筑是國(guó)際趨勢(shì)和共識(shí),中國(guó)也已出臺(tái)大力發(fā)展裝配式建筑和超低能耗建筑的一系列政策;


②國(guó)儲(chǔ)林的建設(shè)為現(xiàn)代裝配式木結(jié)構(gòu)建筑提供豐富的建材原材料,隨著國(guó)儲(chǔ)林結(jié)構(gòu)材的研發(fā)力度的不斷加強(qiáng)和科學(xué)種植,越來越多的國(guó)儲(chǔ)材可以用來加工制造 CLT和 GLT 等新型工程木產(chǎn)品,在建筑領(lǐng)域得到高附加價(jià)值利用,從而大大提升建筑的碳儲(chǔ)量,真正做到“木建可持續(xù),筑立碳中和”;


③現(xiàn)代裝配式木結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng),涵蓋植樹造林、森林集約經(jīng)營(yíng)、森林采伐運(yùn)輸、竹木初加工、木結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件加工、建筑設(shè)計(jì)、建筑施工、裝修和驗(yàn)收管理等產(chǎn)業(yè),可帶動(dòng)建筑設(shè)計(jì)、家居衛(wèi)浴、隔熱門窗、保溫材料、防水氣密材料、新風(fēng)系統(tǒng)等一批相關(guān)行業(yè)的進(jìn)步升級(jí);


④現(xiàn)代裝配式 CLT 木結(jié)構(gòu)建筑能夠?yàn)橹袊?guó)建筑和房地產(chǎn)市場(chǎng)提供新鮮血液,除高級(jí)別墅和度假村之外,也可用作多高層住宅,和各類公建、商務(wù)和休閑場(chǎng)所,如購物中心、展示中心、學(xué)校和辦公樓,還有性價(jià)比高的“平改坡”舊房改造工程和城鎮(zhèn)養(yǎng)生養(yǎng)老項(xiàng)目等;


⑤在后疫情時(shí)代,人們對(duì)居住環(huán)境和健康提出了更高要求,會(huì)對(duì)人與自然相融合的共生關(guān)系做出更多反思,打造環(huán)境友好和健康舒適的居住環(huán)境將成為一種必然趨勢(shì)。


05

裝配式CLT木結(jié)構(gòu)在中國(guó)發(fā)展的展望


近幾年,中國(guó)年新增建筑面積約 20 億平方米,但新開工木結(jié)構(gòu)建筑面積一直徘徊在每年 200萬平方米左右,占比僅為0.1%左右。作為向超低能耗建筑(被動(dòng)式住宅)發(fā)展的過渡,2022年4月正式實(shí)施的 GB550152021《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》要求建筑設(shè)計(jì)能耗水平比 2010-2016年頒布實(shí)施的原建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)平均降低 30%,同時(shí)對(duì)碳排放計(jì)算和指標(biāo)也提出明確要求(即碳排放強(qiáng)度平均降低40%)。按此規(guī)范要求,中國(guó)現(xiàn)有的絕大部分建筑(尤其是在廣大城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村),都不是節(jié)能建筑,更不是超低能耗建筑。


在國(guó)家雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)下,木結(jié)構(gòu)建筑的降碳、儲(chǔ)碳和減碳優(yōu)勢(shì)已逐步引起社會(huì)的關(guān)注,但目前迫切需要加強(qiáng)木結(jié)構(gòu)建材(如 CLT和 GLT)和建筑領(lǐng)域碳排放相關(guān)研究,以建立完善的國(guó)內(nèi)木結(jié)構(gòu)建材碳排放數(shù)據(jù)和全面系統(tǒng)的碳排放因子庫,盡快實(shí)施建筑的碳交易系統(tǒng),為現(xiàn)代裝配式木結(jié)構(gòu)建筑在中國(guó)的發(fā)展提供良好的技術(shù)支撐和政策支持。


國(guó)家雙碳目標(biāo)、共同富裕、多村振興和內(nèi)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)都需要進(jìn)行新的探索及生產(chǎn)方式的變革。以發(fā)展裝配式超低能耗建筑(被動(dòng)式佳宅)和現(xiàn)有建筑的節(jié)能改造為契機(jī),提高城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村建筑的居住舒適度和健康性,可成為多村振興的重要抓手和著力點(diǎn)。由于木結(jié)構(gòu)是最低碳和最節(jié)能環(huán)保的建筑系統(tǒng),在中國(guó)利用現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)和混合木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)建設(shè)城鎮(zhèn)住宅小區(qū)和農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)房大有發(fā)展前途,也為城市、農(nóng)村養(yǎng)老提供一種新的選擇,更可為內(nèi)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新的動(dòng)力,從而為國(guó)家的碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)做出更多的貢獻(xiàn)。


(責(zé)任編輯:何雯麗)



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[責(zé)任編輯:Susan]

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