木头摩天大楼:通往更绿色城市的未来
作者: aeks | 发布时间: 2025-12-04 02:11 | 更新时间: 2025-12-04 02:11
学科分类: 土木工程 建筑学 材料科学与工程 环境科学与工程
1885年芝加哥首座10层钢结构摩天楼建成时,人们因担心坍塌不敢在其下行走;如今全球多地涌现木质摩天楼,公众反应同样混杂着好奇与担忧,主要关注火灾风险和结构稳定性。但事实上,木质建筑对人类和地球都更健康——建筑行业是人为温室气体最大来源,占全球排放量近40%,而建筑的钢、混凝土等结构元素是“碳足迹的重要组成部分”,建筑师迈克尔·格林(《高层木质建筑的理由》作者)指出,改变建筑材料是关键。
格林的加拿大MGA建筑事务所正设计全球最高木质摩天楼——美国威斯康星州密尔沃基市55层的马库斯中心,将取代该市25层的Ascent大厦(此前取代了挪威布鲁蒙达尔18层的Mjøstårnet)。澳大利亚珀斯、墨尔本等地也有木质塔楼兴起。不过,尽管木质摩天楼引人注目,木质建筑的最大影响却在中层建筑——它们占全球城市建筑的很大比例。但塔楼等标志性项目有助于推动技术进步,证明木材与钢、混凝土同样安全。格林坦言不喜欢高层建筑,却“热衷于重塑公众对可能性的认知”。
人类用木材建房已数千年,北美和北欧部分地区的低层住宅多为木质。但直到工程木材技术(如交叉层压木材,将多层木材以直角交替粘合增强强度)出现,木材才用于中层、高层等大型建筑。这种防火且强度足够的木材成为大型建筑主要结构材料(即专家所说的“木质建筑”),电梯、暖通空调等仍用其他材料,结构木材与其他基础设施材料的平衡使中层建筑成为木质建筑的理想目标。
MGA仅使用木材建房,其计算显示,20层木质建筑比混凝土建筑净减少约4300吨碳排放(相当于900辆汽车年排放量),其中四分之一源于避免混凝土生产的高能耗排放,四分之三源于树木生长时捕获的碳在木材用于建筑时被封存(而非燃烧或腐烂释放)。规模化后效果更明显:芬兰阿尔托大学研究显示,若未来20年欧洲80%新建建筑用木材,封存的碳相当于欧洲水泥行业排放量的50%;另一项研究指出,木质建筑全生命周期排放量比非木质建筑少约25%。此外,木材无需混凝土30天养护期,结合预制木楼板/墙体,可缩短25%工期,降低排放和成本;在部分供应链和建筑设计下,木材还可能降低材料成本。格林还提到,木材施工更安静,能减少噪音污染等“隐性社会成本”。
参与上述排放研究的塞波·尤尼拉认为木质建筑是“气候挑战的长期解决方案”,但需改变建筑行业——该行业对中高层木质建筑不熟悉、创新慢。加拿大拉瓦尔大学的皮埃尔·布兰谢指出,行业利润率低,企业倾向沿用旧法,且缺乏木材使用行业标准,导致项目技术难以复用,阻碍木质建筑普及。
政府可助力解决这些挑战。布兰谢建议制定建筑环境影响(尤其碳影响)法规,可逐步实施:先要求报告新建建筑碳影响,再设限并逐步降低,这不仅推广木材等生物基材料,也推动钢、混凝土行业减排。政府还可创造市场需求,为行业发展技能、标准和供应链提供基础。英国班戈大学的莫尔文娜·斯皮尔建议政府通过资助公共建筑优先使用木材等方式刺激林业价值链。加拿大不列颠哥伦比亚省的“木材优先”政策已推动当地 timber 产业发展。
斯皮尔研究延长木质结构寿命,她指出木材封存的碳仅在木材完好时留存,建筑拆除后,完好的大梁等可复用,状况差的可制成刨花板,但需避免木材受螺丝、胶水、混凝土涂层等污染。布兰谢认为理论上可行,实际仍需大量工作。
布兰谢和格林均强调木材非唯一可持续建筑材料。布兰谢主张“物尽其用”,格林则认为存在“临界点”,有时用钢碳排放更少,且未来或有植物纤维等新材料取代现有四大建材(木、钢、混凝土、砖石)。木材是“绝佳解决方案”,但非“最佳或永久解决方案”。