BBC專欄文章：世界各地爭相興建木製高樓，比混凝土建築更環保

挪威各地有1000多座木構教堂，大多數已經因為惡劣天氣而毀壞。

圖：挪威一棟木質教堂

從溫哥華到維也納，世界各地爭相興建木製高樓。這種樓房建造速度更快、而且比混凝土建築更環保，但是，木材結構的高樓足夠強韌嗎？它們不會腐蝕生蟲嗎？如果遭遇火災怎麼辦？

圖：加拿大UBC大學18層木結構學生公寓Brock Commons大樓

1903年，當辛辛那提州的英格爾斯（Ingalls）大廈建成時，沒有人相信一個世紀後它還依然聳立。事實上，當時的人們預測它撐不了一個晚上就會倒塌。這幢16層大廈是世界首棟混凝土摩天大樓。在它之前的多層高樓的主體材料都是鋼鐵等合金，對於世界首棟混凝土大樓，媒體提出了各種瘋狂的猜想。有的說它會因為不堪重負坍塌。還有的甚至預測它可能會被風吹倒。根據傳聞，在拆除大廈支撐材料時，有一位記者在現場等待了一整晚，希望搶先報道大樓倒塌的新聞。

圖：美國辛辛那提Ingalls大樓，世界首幢混凝土高樓

2017年，摩天大樓又迎來一場新的材料革命：木製摩天樓。雖然聽上去令人難以置信，但它們正在變成現實。可是，這些大樓夠強韌嗎？會不會腐蝕生蟲？難道不會成為巨大的火災隱患？

木材的優勢

CF穆勒建築師事務所的奧拉·瓊森（OlaJonsson）說：「木材具有很多優勢，一下子根本列舉不完。」他們事務所設計的34層木製大樓在不久前贏得一座建築設計大獎。

圖：CF Muller事務所設計的34層木結構大樓

首先，木製大樓建造起來速度更快，混凝土要等待幾周才能幹透，而鋼結構的摩天大樓的地板都是混凝土，因此每鋪一層地板都需要幾周時間。相反，木製板材可以預先在工廠里被切割成精確的尺寸，在現場將它們安裝到位只需要幾個小時。

此外還有重量問題。在很長一段時間裡，倫敦哈克尼區的一棟名為「Murray Grove」的9層住宅樓一直保持著世界最高木製大樓的紀錄。「如果這棟樓採用混凝土為原料，僅運輸所有材料就需要重型貨車運送900車次，」設計Murray Grove的Waugh Thist leton建築師事務所的創始人安東尼·瑟斯爾頓（AnthonyThistleton）說。由於這幢大樓的原料是木材，最終只用了100車次。

圖：一度保持世界第一高木結構大樓桂冠的英國九層Murray Grove大樓

此外，木材還具有環境優勢。雖然一般人可能會忽視我們居住的樓房的碳足跡，事實上，混凝土和鋼鐵都是碳排放大戶，兩種材料的碳排放量分別佔全球碳排放總量的8%和5%.木材卻正相反，樹木會吸收二氧化碳，將它們鎖進木材中。

從溫哥華到維也納，從挪威到紐西蘭，木製大樓在世界各地像雨後春筍一樣冒了出來。比如：美國明尼阿波利斯的T 3大廈，共有18層樓，所用的材料全部是被山松甲蟲啃倒的松樹；維也納的H oH o大廈耗資6000萬，正在建設中，主體材料為雲杉；斯特哥爾摩計劃在一個上世紀60年代修建的停車場上面修建一棟133米高的木製大樓，名為T ratoppen，意思是「樹頂」。

圖：維也納HOHO大樓

不難想像，保險公司對這些新型木製建築非常不滿，但這無法阻止一部分具有叛逆精神的建築師引領木材的復興。他們甚至設想了木製大廈征服整座城市的場景，傳統的鋼筋混凝土森林將被以膠合板為主要材料的「木製摩天樓」取代。

木材可能是21世紀最先進的建築材料，但它並非現代發明。中國的佛宮寺釋迦塔（應縣木塔）是世界最古老的木製建築之一，建於公元1056年，整座塔沒有使用一根鐵釘、螺絲或螺栓。然而，由於卓越的工藝和牢固的設計，這座佛塔在900多年後的今天依然屹立不倒。在H oH o大廈竣工前，它一直保持世界最高木製建築的稱號。歷史上，這座木塔經歷了多次大地震，其中，1556年的地震導致了近100萬人死亡。其實，這個結果並不令人意外，木材除了重量輕還非常柔韌。當地面開始震動，木製結構會隨之搖擺，從而避免倒塌。在紐西蘭等地震頻發地區，大多數房屋都是木製結構。

幾千年來，森林一直是建築材料的唯一來源。在中世紀的英國，住房、堡壘、工廠、教堂都是木製的。原木非常有韌性，除非打濕，一般不會腐爛。「如果你能讓木材保持乾燥，它們幾乎能夠一直使用下去，」紐西蘭的權威結構工程師安迪·布坎南（Andy Buchanan）說。

很多古代木製建築都位於惡劣氣候環境中。比如英國的都鐸式橡木房屋和挪威的木構教堂（用一種名為「malmfuru」的特殊冷杉木製成）。前者外面用木條加固，塗抹稻草和泥漿或動物糞便的混合物，後者地面一層架空建造，以保持乾燥。

布坎南說：「現在，我們會給木材包裹上一層防風雨的『外套』，比如玻璃或紡織材料。」

防火挑戰

大多數木製建築未能保存下來的原因是火災。在木材時代，很多城市都經歷過毀滅性的大火。公元64年，古羅馬城爆發火災，一直持續了6天。1657年，明歷大火將江戶城（今天的東京）夷為平地，導致10萬多人死亡。此外，紐約、芝加哥、華盛頓和舊金山都曾經歷大火。1666年的倫敦大火毀掉了數十萬棟建築，導致新的規則出台，整座城市被用磚石重建。重新啟用木材作為建築材料是否會是一個可怕的錯誤？

但是，這裡所說的木材嚴格地說應該是經過加工的膠合木，主要又可分為三種類型。「首先有膠合層壓木材（glulam），主要用於製造直梁和柱子，已經有50多年歷史。」布坎南說，「然後是層壓飾面木材（LVL），強度與混凝土相當。最晚出現的是交叉層壓木材（CLT），它們現在才真正開始普及。」

CLT是一種真正神奇的材料。用防火膠將薄薄的木材交錯地粘黏起來，可以達到結構鋼的強度，因此被稱為「服用激素的膠合木」。通過交替變換木紋的走向，彌補了原木的結構弱點，防止材料在濕潤後彎曲變形。用這種方法製造出寬6米厚50厘米的平板可以整張用來製造牆壁、地板或天花板。

圖：CLT材料

木板的尺寸非常關鍵。「幾乎每個人都知道用一根巨大的圓木根本無法將火生起來，」瑟爾斯頓說，「要讓整塊圓木燃燒起來要費很多功夫。首先木材會碳化，形成保護層，阻止下面的木材燃燒。」

圖：利用木材表面碳化是重型木結構消防的主要機理

高層建築木材委員會今年年初在弗吉尼亞火災研究實驗室專門進行了CLT防火實驗。研究人員在用膠合木製造的雙卧室公寓內點燃大火，室內傢具燒毀後，火自然熄滅。房間內的物品全部被燒成了灰，房屋表面碳化，但結構並未受損。

除了阻止火災蔓延，CLT的另一個重要特點是它在受熱後的表現。在這方面，這種材料顯然優於鋼和混凝土。後兩種材料遇高溫會熔化或變弱。瑟爾斯頓說：「我們在講座中經常使用一張房屋遭遇火災後的圖片，其中可以清楚看到一根巨大的膠合木支柱支撐著一根木橫樑，頂端的另一根鋼樑已經完全熔毀。」

由於樓層越高，消防員越難到達，高層建築的防火更是一大難題。布坎南說，由於這個原因，木製建築的高度通常不超過10層。

其他難題

此外，還有其他一系列問題伴隨高度產生。大多數摩天大樓首先面對的問題是支撐自身重量，因此它們所使用的材料必須足夠強韌。木製大樓由於自重太輕，它所面對的問題正好相反。海拔高度越高，風越大。在世界最高樓迪拜哈利法塔的樓頂，風速可達到每小時150公里。這些橫向的風力一直是摩天大樓結構設計中必須考慮的重要因素。

從抗風角度來說，大廈越重越好。在1995年添加混凝土支柱加固之前，每到大風天氣，在紐約特朗普大廈高層會感到讓人輕度噁心的搖晃。木製大樓克服這個問題的一種方法是添加一個混凝土內核，但一些建築師認為這樣做等同欺騙。

最後，CLT單塊來看非常強韌，這就引發了新的問題：如何將它們銜接在一起。由於面積巨大，又非常厚，釘子和螺絲根本起不到作用。布坎南說，「為了防止建築被風吹倒，需要大量的牆壁和地板。」

對於住宅樓，這不是問題。因為住宅樓層高不必太高，而且可以設計很多隔間。開放布局的辦公樓和商用樓的設計將面臨真正的考驗。當達到一定高度後，這些木製大樓將需要固定機制，比如從底部到頂部貫穿整棟建築的鋼條。

當然，目前一切都是紙上談兵。根據建築信息資料庫「安波利斯標準委員會」的定義，摩天大樓高度至少要達到100米，遠超過目前正在修建或策劃中的木製大樓。瑟爾斯頓說，「目前，建築師設計木製大樓主要是為了技術炫耀，我們應該為了環保的原因使用木質材料。20世紀是混凝土的時代，它的主題是人類征服自然。人們的態度正在發生轉變，變得更傾向於順應、呵護自然。」或許，這將意味著回歸木質時代。

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