耐碳和耐高溫的新木結構建筑應對氣候變化“主角”

市場上有很多建筑材料用于建筑，如鋼材，磚材，混凝土等都是比較常見的材料。但是，從應對氣候變化的角度來看，木結構建筑是未來的發(fā)展趨勢。木結構幫助我們從空氣中吸收碳并將其儲存在我們的家中和辦公室中，這使得許多人相信木材是建筑的未來。鋼筋混凝土帶來沉重的環(huán)境負擔英國作家蒂姆斯梅德利站在倫敦東部一座看似普通的辦公大樓。七層樓的大約七分之三完工，基本結構和樓梯到位，抹灰和布線剛剛開始。但當他四處走動時，一些不同的東西正在慢慢浮現(xiàn)。施工現(xiàn)場安靜，干凈，氣味很好，那里堆滿了很多木頭。與目前通常由混凝土制成的建筑工地不同，木材是“主角”。

建筑師安德魯沃說：“由于木結構建筑的重量僅為混凝土建筑的20％，因此重力負荷大大降低。這意味著我們需要更小的基礎，不再需要大量的混凝土地板。木材是建筑的核心，木墻和木地板，因此我們將鋼的數(shù)量減少到最低限度?！霸诖蠖鄶?shù)大型現(xiàn)代建筑中，鋼材通常用于形成主要的內(nèi)部支撐或混凝土加固。然而，在這種木結構中，鋼結構相對較小。其余部分可以像Meccano一樣固定，并且可以在建筑物的使用壽命（或期間）結束時輕松拆除。從家庭到體育場，我們對混凝土和鋼鐵的依賴具有沉重的環(huán)境成本，混凝土占全球二氧化碳排放量的4％至8％。這只是第二次榆水是地球上使用最廣泛的物質，約占所有采礦業(yè)的85％，甚至導致沙子枯竭。在全球范圍內(nèi)，每年澆筑的混凝土足以覆蓋整個英格蘭。因此，像安德魯這樣的建筑師主張重復使用木材作為我們的主要建筑材料。來自優(yōu)質森林農(nóng)場的木材實際上儲存的是碳而不是碳：隨著樹木的生長，它們從大氣中吸收大量的二氧化碳。根據(jù)經(jīng)驗，每立方米木材含有約1噸二氧化碳，相當于350升汽油。

與制造過程中產(chǎn)生的二氧化碳相比，木材從大氣中吸收的二氧化碳更多，并且通過替代碳密集型材料（如混凝土或鋼材），它可以減少二氧化碳排放量。該報告最近的一份報告發(fā)現(xiàn)，“木材被用作儲存碳的建筑材料，取代高碳水泥，磚和鋼，生物質中溫室氣體排放量最高?！痹谟男路棵磕?， 15％至28％使用木材建筑，每年可捕獲超過100萬噸的二氧化碳。該報告的結論是，增加建筑材料的數(shù)量可能會使這一數(shù)字增加兩倍。使用新的工程木材系統(tǒng)，例如正交膠合木（CLT），也可以在商業(yè)和工業(yè)部門節(jié)省相同數(shù)量的資金。新的工程木材或替代傳統(tǒng)材料CLT是東倫敦建筑工地使用的主要材料。因為它被描述為“工程木材”，人們最初認為它類似于刨花板或膠合板。但實際上，CLT看起來像一塊普通的3米厚的木板，上面有打結的孔和碎片。聰明的是，CLT木板被粘合成三層，彼此垂直并變得更強。安德魯說這意味著CLT“不會彎曲，它在兩個方向都有整體力量。。這樣的木墻支撐著上面的地板，其水平強度足以承受上面的負荷，就像長梁一樣，這改變了建筑業(yè)。安德魯已經(jīng)使用CLT技術超過10年，他相信這種材料甚至可以達到任何混凝土和鋼結構的質量。他說，CLT是在20世紀90年代發(fā)明的，部分原因是對家具的反應。而紙業(yè)的消亡。奧地利60％的土地是森林，他們需要尋找新的銷售渠道，并提出CLT技術。其他工程木材，例如膠合板和中密度纖維板（MDF），含有約10％的粘性?；旌衔铮z水），通常是尿素甲醛，在回收或焚燒過程中會產(chǎn)生有害化學物質。然而，CLT粘合劑含量小于1％，通常使用生物聚氨酯。使用木材在高溫高壓下粘合板。水分熔化少量粘合劑。外觀，氣味和觸感與純木材相同。在奧地利，許多CLT工廠甚至使用可再生生物質來提供來自植物的電力。廢料，樹枝和樹枝。

一些工廠生產(chǎn)足夠的電力供應周圍社區(qū)。雖然CLT是在奧地利制造的但是，安德魯在倫敦的建筑公司W(wǎng)augh Thistleton是第一家用它來建造一座多層建筑的公司。默里格羅夫是一幢普通的九層公寓樓，灰色外墻在2009年竣工時，它在奧地利引起了震驚和恐慌。 CLT僅用于建造“美麗而簡單的兩層房屋”，而任何較高的房屋都被修復為混凝土和鋼結構。但對于Murray Grove而言，一樓上方的整個結構由CLT面板組成，包括所有墻壁和地板。電梯，就像一個蜂窩塊。該項目激發(fā)了數(shù)百名建筑師使用CLT建造高層建筑，從位于加拿大溫哥華的55米高的Brock Commons Tallwood House到目前正在維也納建造的84米高的24層HoHo大廈，奧地利。成熟的樹木不吸收但釋放碳最近，人們一直呼吁大規(guī)模植樹以捕獲二氧化碳并控制氣候變化。然而，雖然幼樹可以有效地吸收碳，但成熟的樹木卻不能。地球保持平衡的碳循環(huán)：樹木（以及所有其他植物和動物）使用碳來生長，最終老化和死亡，然后再次釋放碳。當人類發(fā)現(xiàn)以煤和油形式儲存的古代碳可以燃燒時，這種平衡就會消失。煤炭和石油在前一個碳循環(huán)中被捕獲，燃燒產(chǎn)生的二氧化碳以遠遠超過當前循環(huán)可以應對的速度釋放到大氣中。許多松樹林，如歐洲云杉，需要大約80年才能成熟，并在生長過程中繼續(xù)吸收碳。然而，在成年期，它們通過分解松針和樹枝釋放出曾被吸收的碳。與20世紀90年代奧地利的情況一樣，對紙張和木材的需求急劇下降，導致全世界大型林場被遺棄。這些樹木不是回到原始的荒野，而是用酸松針和枯枝覆蓋森林的地面。例如，由于成熟的樹木不再被積極砍伐，加拿大的森林實際上排放的碳量超過了自2001年以來吸收的碳量?？梢哉f，碳封存的最佳形式是砍伐樹木，恢復我們可持續(xù)的森林管理，并使用所得木材作為建筑材料。森林管理委員會（FSC）認證的管理森林通常每次都被砍伐樹長兩到三棵樹，這意味著需要的木材越多，森林覆蓋的越快，渴望二氧化碳的幼樹的生長就越快。威爾丁和保護原始森林是必不可少的。然而，缺乏管理的個體植物對任何人都沒有幫助，充滿干松針的地面也是野火的主要原因，現(xiàn)在每年都在北美和世界許多地方經(jīng)歷。有序的森林砍伐將大大降低這種風險。美國聯(lián)邦林業(yè)局的Melissa Jenkins最近說：“我們的森林有點過于密集：如果發(fā)生野火，森林可能會迅速點燃，我們需要做更多的事情來撲滅火災。如果我們能夠建立市場對于需求對于這些木材產(chǎn)品，森林所有者將更有可能以可持續(xù)的方式管理林地。“她特別強調(diào)CLT可能有助于降低”野火風險，支持農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和就業(yè)“。市場似乎同意這一點。 CLT技術在美國已有不到五年的時間了，現(xiàn)在美國大陸幾乎每個州都有CLT項目。更重要的是，與目前所有CLT進口的英國不同，美國正在投資國內(nèi)CLT制造業(yè)。美國在蒙大拿州和俄勒岡州設有工廠，并計劃在緬因州，猶他州，伊利諾伊州，德克薩斯州，華盛頓州，阿拉巴馬州和阿肯色州開設更多工廠。亞馬遜在明尼阿波利斯建造的新“技術中心”建筑指甲層壓木材（類似于CLT，但使用釘子代替膠水）。使用木質材料的建筑物通常也更快，更容易建造，從而降低了勞動力成本，運輸燃料和現(xiàn)場能源使用?；A設施公司Aecom的主管Alison Wring證實，通過CLT，大約200套公寓的住宅區(qū)只有16套它可以在幾周內(nèi)建成，用混凝土框架建造至少需要26周。同樣，建筑師安德魯說，他最近設計的16,000平方米的CLT建筑僅需要1000架水泥卡車。為了提供所有木材，他們需要92次交付。其他國家也在轉向木材建筑。奧地利斯洛文尼亞公司Ledinek Engineering的銷售工程師Monika lebeninik訂購了CLT工廠的印刷機，該公司的業(yè)務可追溯至2013年。首先是來自奧地利和斯堪的納維亞半島的少量訂單。但自2017年以來，日本，法國，澳大利亞，拉脫維亞和加拿大突然加入了這一行列。 Lebennik解釋說：“CLT的年產(chǎn)能從25,000立方米增加到50,000立方米?！睌?shù)據(jù)顯示，1000立方米的正交膠木材相當于500棵樹木所提供的木材。因此，處理50,000立方米CLT的工廠每年將捕獲25,000棵木材。 CLT抗震耐火和耐高溫CLT具有其他優(yōu)點，使得該材料對于日本等國家特別有吸引力，因為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它在地震測試中表現(xiàn)良好。意大利和日本的一個聯(lián)合研究小組建造了一座七層高的CLT建筑，并在一個“搖床”上進行了測試。他們發(fā)現(xiàn)它能夠承受1995年日本神戶地震的強度，這次地震摧毀了超過50,000座建筑物。安德魯說，由于巧合，“作為馬歇爾計劃的一部分，美國人在60多年前在日本種植了許多樹木，現(xiàn)在這些樹木正在成熟。”更令人驚奇的是，CLT也表現(xiàn)在火中很好。它的設計可承受高達270攝氏度的溫度，然后才開始加熱。此外，外部碳化作用起到保護內(nèi)部木材結構密度的保護層的作用。相反，在相似的溫度下，混凝土會剝落并破裂，并且會失去強度。然而，并非所有人都認為架構的未來是CLT。當被問及木材是否可以取代混凝土作為我們的主要建筑材料時，倫敦帝國理工學院材料與資源工程教授Chris Cheeseman坦率地回答：“不，這是不可能的?！蹦仨氁庾R到混凝土的大量使用以及混凝土對基礎設施和社會的重要性。由于它的功能性和堅固性，它是一種非常好的材料?！耙苑駖耐碳和耐高溫的新木結構建筑物解決氣候變化的主角圖6：用CLT建造的建筑物比混凝土建筑物快得多關于“生命終結”的問題。只要建筑物倒置或在其他建筑物中重復使用，碳就會被困在木材中。但如果它腐爛或燃燒成能量，那么所有儲存的碳都將被釋放。特許工程師兼建筑可持續(xù)發(fā)展顧問Doug King說：“除非我們在使用壽命結束時專注于木質材料的處理，否則無法保證整個周期對社會產(chǎn)生積極影響。”Arup 2014研究估計，一半的建筑木材最終被填埋，36％被回收利用，剩下的14％被用作生物質能源。盡管存在這些問題，安德魯仍然雄心勃勃。木制建筑的平均預期壽命為50至60年。他認為，對于建筑師和工程師來說，這意味著他們有足夠的時間來。解決回收和再循環(huán)的問題。將其轉換為生物炭可能是一種解決方案。安德魯?shù)慕ㄖ苋菀撞鹦?，供后代重復使用。從根本上說，安德魯和越來越多的國際建筑師認為，大規(guī)模采用CLT是應對氣候變化的重要武器。他說：“這不是時尚。英國最大的商業(yè)開發(fā)商剛買了這棟樓。對我來說，這就是你想要的。我希望CLT成為主流。每個人都應該使用它。建筑?！彼晕覀冏甙苫氐皆瓉淼膯栴}：我們真的可以用木材作為主要建筑材料嗎？安德魯說：“這不僅符合現(xiàn)實，也符合大趨勢?！?/p>