第 577 期文章

字級:
小字級
中字級
大字級

綠建築新趨勢系列(3) 向天空挑戰創新 木構摩天樓不是夢

英屬哥倫比亞大學的木構宿舍大樓英屬哥倫比亞大學的木構宿舍大樓

木構大樓,正如雨後春筍不斷在全球拔地而起。這些建物夠堅固嗎?會不會隨時間而腐朽?遇火災不會燒光光嗎?這些很多人的疑問,對新一代的木建築來說都不是問題,木構摩天大樓的時代,可能很快就會到來。

 

說來說去,木建築到底好在哪裡?其實,它的首要優點就是施工經濟。傳統混凝土結構需要灌漿,得花上好幾星期等其乾燥;如果每層樓都要數周才能完成,一幢大樓累計起來的工期自然不短。但如果改用木料,所有樓板、牆柱都可先在工廠精確裁切,現場組裝即可,就像拼樂高積木,幾小時就能完成,非常省力簡便。

 

再來,木料相對於鋼筋、混凝土,還有重量更輕、運送更方便的優勢。以東倫敦哈克尼區九層樓的木構集合住宅Murray Grove來說,負責設計的建築事務所便分析,若以鋼筋混凝土來蓋同樣規模大樓,要出動九百輛大卡車、混凝土預拌車;但採用木料,最後只出動一百車次大卡車,經濟效益不言而喻。

英屬哥倫比亞大學的木構宿舍大樓,以53公尺、18樓的規模成為當今最高木構建築,體現了木建築的技術創新,也展現加拿大結合永續林業與環境保護的決心。英屬哥倫比亞大學的木構宿舍大樓,以53公尺、18樓的規模成為當今最高木構建築,體現了木建築的技術創新,也展現加拿大結合永續林業與環境保護的決心。

各式新建材問世 木建築更強韌

追根究柢,建築業之所以重新擁抱木料,而且愈蓋愈高,關鍵就是合板與CLT(交錯層壓木材)建材的普及。今日的木料,已跟傳統原木不一樣了。

 

經手不少木建築的PLP設計事務所建築師Kevin Flanagan,便巧妙將CLT比擬成航太工業新顯學的碳纖材料;如同新型飛機非得使用碳纖材質,未來建築也會藉由木料,達到質輕、經濟、省能的理想。

 

仔細探究,現代木建築主要採用三種材質。第一種是「膠合層積材」,也稱「集成材」(Glulam),主要用於筆直的橫樑或柱子,問世半世紀以來行之有年;第二種是「單板層積材」(Laminated Veneer Lumber, 簡稱LVL),以原木為原料旋切成單板,經高溫乾燥,再將單板以同向順紋的組合,進行塗膠熱壓後膠合而成,強度可跟混凝土相當。

 

至於第三種,也是最近大量應用的「交錯層壓木材」(Cross-Laminated-Timber,簡稱CLT),正是近年高層木建築迭有突破的主因。

 

CLT的原材,往往來自原本經濟價值不夠高的零碎木料,藉由三層、五層、七層不同的膠合拼組,加強韌度,重新變成可用的板材。製成6公尺長、50公分寬等尺寸後,能直接用作壁面、樓板,也可裁切後鋪至屋頂。

省能又感性 木建材擁有更多誘因

木料不但比鋼鐵輕、更容易運送,運送過程耗損的石化燃料也比較少。由於木料重量只有混凝土的五分之一,因此原本因鋼筋水泥過重而無法興建高樓的地區,也有可能因此突破高度限制。而在質輕之外,木料也具有極高韌度,甚至連鋼筋、鋼板等建材也難以企及。

 

對投入木構建築的設計者而言,裸露的木料自成美感,無需再多加裝飾,成為引人入勝的簡約優點。而對施工現場來說,木構建築組裝過程快速、安靜、無毒,也為工班帶來良好工作環境,可謂好處多多。

 

若從心理學研究切入,木頭的質地、觸感、香氣,對於人的情緒均有正面提振效果,甚至可產生紓解壓力、降低血壓、增進溝通與學習、情緒療癒等功能。而木料天生具有的溫暖觸感,甚至讓人愉悅的氣味,都能使人產生回歸自然的心理感受。

 

在諸多優點下,人們的觀念逐漸轉變。全球頂尖的跨國工程營造品牌Arup便在2019年3月發表「重新思考木建築」報告,以減少碳排為目標,支持木料等永續建材的大量運用與推廣。

這份報告說明,在密集的都市環境中,木建築具備省時、減噪、降低廢棄物、易運送、易組裝等優點;而透過電腦運算,還能精密掌控木料裁切組裝、達到更高經濟效益,這些都是支持木料運用的理由。

高樓與公共建築 也邁向木構時代

2019年2月,全球各大媒體出現了一則新聞,引起設計圈極大關注。日本計畫在2041年完成一幢破紀錄的木構摩天大樓,住友林業與日建設計株式會社打算投入一項「W350」專案,在東京蓋出包含住宅、飯店、辦公、零售等複合用途的350公尺、七十層超高大樓,以慶祝住友集團350週年紀念;它的高度不但比當今最高木建築—加拿大溫哥華的英屬哥倫比亞大學學生宿舍高出四倍,落成後也將躍身為東京第一高樓。

 

這幢大樓預計會有九成木構,搭配一成的支撐鋼管(Braced Tubes)結構,以因應東京位處地震帶的挑戰,預計將用掉18萬平方公尺的日本在地木材,耗資56億美金,造價比一般同級大樓高上一倍。

 

為什麼造價如此昂貴,還要偏向木建築挑戰?答案就在於業主意圖展現新時代的設計思維,體現「環保」與「永續」的未來。

 

雖然過去日本傳統建築多屬木造,但祝融之禍的陰影,一度讓木造建築大幅減少。不過近年隨著材料處理技術的進步,木建材在防火、防水、防震、防蛀等面向均有大幅進步,因此木建築頗有捲土重來之勢。

 

而另一方面,日本政府對公共建築與私人住宅,也不斷針對木建材的使用進行獎勵與鼓吹,間接造成木建築的重新復甦。

英屬哥倫比亞大學木構宿舍大樓的橫樑及17層樓板,均由「交錯層壓木材」組成,建物覆面也有七成採用木料。英屬哥倫比亞大學木構宿舍大樓的橫樑及17層樓板,均由「交錯層壓木材」組成,建物覆面也有七成採用木料。

劃時代里程碑 木構大樓可行性高

要整體說明木建築朝向天空挑戰的趨勢,不得不提幾個劃時代的里程碑。

 

2009年,東倫敦的哈克尼區(Hackney),就已出現前述九層樓的木構集合住宅Murray Grove,創下當時世界紀錄。到了2013年,以木料與紙管為建材出名的日本建築師坂茂,也在瑞士蘇黎世為媒體公司Tamedia設計木構的企業總部,引起一陣驚嘆。

 

而回溯這股向天空發展的劃時代紀錄,還是得首推2017年在加拿大溫哥華落成的英屬哥倫比亞大學布洛克公地(Brock Commons)學生宿舍。這是全球首座由木料、鋼骨、混凝土共構的十四層以上建築,53公尺、18樓的規模成為當今最高木建築。

 

回顧施工實況,在預鑄零組件運至現場後,只花了七十天不到的組裝工期,加上後續裝潢,比預定時間還提早四個月完成,就向四百多位住戶敞開大門。這種施工上的經濟,成為高層建築漸向木料靠攏的關鍵原因。而實際的使用案例在獲得好評後,更促成木構大樓加速發展。

負責台南美術館二館設計的日本建築師坂茂,也曾在瑞士蘇黎世為媒體公司Tamedia設計木構企業總部大樓。負責台南美術館二館設計的日本建築師坂茂,也曾在瑞士蘇黎世為媒體公司Tamedia設計木構企業總部大樓。

善用木構 可讓「森林」重回城市

木建材儘管還不能說是十全十美,但與鋼筋混凝土相比,仍然具有十足優點,值得人們好好探索其潛力。

 

相較於鋼筋水泥,木料最終極的不同,就是它具有可再生性,只要持續造林,就能取得源源不絕的原料;而在樹木生長的過程中,不斷吸納二氧化碳,對於減緩溫室效應更是很有幫助。

 

很多人不免擔憂,全世界不是一再呼籲停止濫砍濫伐?的確,只要經過適當規劃與管理,計畫性採林除能防止森林野火,還能增強森林抵擋大火的能力;在非保留地控制樹林密度與林場棲息地環境,也能讓生物多樣性保存得更好。

英屬哥倫比亞大學布洛克公地(Brock Commons)學生宿舍英屬哥倫比亞大學布洛克公地(Brock Commons)學生宿舍

防火耐震有保障 現代木料其實夠安全

另外,人們對於木構大樓的疑慮,主要來自防火、耐震、抗潮等考量。其實木頭只要做好防潮,沒那麼容易腐朽,全世界就有很多古老的木造建築保留下來。

 

實驗證明,CLT板材在經過具防火性的黏膠膠合與熱壓塑形後,由於已經過縱橫交叉排列、去除節點等篩選,能有效避免材質的結構弱點,強韌度甚至可比鋼筋。實驗結果還證實,木構房屋在經歷地震時,通常只產生位移等問題,但鋼筋混凝土結構卻往往產生樑柱爆裂、鋼骨扭曲、房屋傾斜等現象,耐震度反而不如木料。

 

另外,經過處理的CLT,易燃性也大有改善。根據實驗顯示,使用CLT興建的木屋遇上火災時,室內家具雖難逃一劫,但CLT木料不會燒透,只會產生表層焦化就止燃,保持結構完整。

 

反之,鋼骨建築遇上大火,很容易熔化變形而產生結構弱化,證明CLT的耐火性不一定比較差,讓人們對於木構材料的安全性,又多增加一項觀念層面的翻轉。

德國漢堡的海港城(Hafencity)也宣布規劃德國首幢木構大樓,64公尺的18層住宅,將成為歐洲規模最可觀的都市開發計畫之一。德國漢堡的海港城(Hafencity)也宣布規劃德國首幢木構大樓,64公尺的18層住宅,將成為歐洲規模最可觀的都市開發計畫之一。

我要留言

歡迎您留下聯絡資訊,我們將由專人與您聯繫

輸入驗證碼
TOP
在線客服
客服時間
周一~周五 08:30~18:00
0809-068-588
關閉