用纯木材能不能建造出摩天大楼?

用纯木材能不能建造出摩天大楼?

答案是否定的。按照国际标准,摩天大楼的最低高度是40层,而目前世界最高的木结构建筑只有18层。

这座名为“米约萨塔”的建筑由挪威建造,整栋大楼高85.4米,总建筑面积约为11300平方米,包括酒店、公寓、办公室、餐厅和公共区域,几乎完全由邻近森林的树木制成。

直到 20 世纪末,西方的建筑工程师认为不可能建造出一座六层高的木结构建筑。而现存世界最古老、最高的山西应县木塔通高67.31米,主体结构全部为木质结构,从塔身外看仅有五层。

用纯木材能不能建造出摩天大楼?

传统的木板具有一定的抗力,但是它们容易受到垂直于木纤维方向施加的力的影响,结果会造成木材缺乏钢材那样的抗拉强度,或者混凝土那样的抗压强度。

高层建筑必须具有强大的抗拉和抗压性,木材似乎不太适用。

但是,19世纪90年代,胶合木出现了。一个世纪后,工程师又发明了“正交胶合木”。正交胶合木是将新切割的原木锯成光滑均匀的木板,然后,以交替方向粘合在一起,每一层都设置为与其相邻层成 90 度。以这种方式制造出来的正交胶合木材料可以承受比传统木材多20倍的负载,从而具有和混凝土差不多的抗压强度。

另一方面,胶合木将木板在同一方向粘合在一起,形成抗拉强度与钢相当的大梁。

用纯木材能不能建造出摩天大楼?

胶合木不像正交胶合木那样常用,但它在一个方向上具有令人难以置信的抗拉强度,因此可以用于承重梁和柱。

胶合木和正交胶合木的出现最终让木材终于可以与钢筋和混凝土材料竞争,而且具有自己独特的优势:木材仅有混凝土重量的五分之一;使用木材建造大楼只需要更小的起重机、更小的地基、和更少的建筑工人;混凝土浇筑必须经历一个时间密集施工过程,需要在模具中浇铸和固化,而木材可以使用计算机定向切割机快速成型;混凝土施工还需要看天气和时间条件而定,工程木材可以预先在工厂预制,从而创建具有明确装配说明的标准化建筑材料零件。

综合起来,胶合木和正交胶合木建筑材料可以实现建筑时间更快、施工过程更安静的建筑结构。木材也是一种可生物降解的材料,使用它也可以产生更少的建筑垃圾。一旦建成,木建筑也更具弹性,可以应对一定的自然灾害的冲击。地震会使混凝土破裂,永久削弱整个结构,而破裂的木板可以很容易更换。

消防安全也是如此,随着胶合木和正交胶合木建筑物内温度的升高,材料的外层会烧焦,使内层绝缘时间长达三个小时,这足以疏散建筑物中的人员,一旦烟雾消散,就可以更换烧焦的面板,这和熔化的钢梁完全不同。

尽管有这些好处,纯木材的摩天大楼建筑并不多见。这是因为正交胶合木和胶合木的生产需要大量的木材,如果大量砍伐树木,无法实现碳中和目标,与当下世界绿色环保可持续的理念背道而驰。

此外,当以相同数量进行比较时,纯木材的大楼建筑也没有钢材或混凝土那么坚固。挪威的“米约萨塔”大楼也并非完全由木头制成,因为它还包含混凝土板来加固上层。

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