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          木結構建筑 可持續發展的建筑之道

          ——走進芬蘭木結構建筑

          2021-11-29 15:23:49

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          圖為西貝柳斯音樂廳。

            北歐國家芬蘭,境內擁有極其豐富的森林資源,全國森林面積達2300萬公頃,森林覆蓋率75%,居歐洲第一位。森林是芬蘭重要的自然資源,總蓄積為25億立方米。

            得益于寒冷的氣候、夏季持續的光照及可持續管理的森林,芬蘭優質的針葉木材享譽世界,廣泛應用于世界各地的建筑、家具及裝飾等行業。在碳達峰、碳中和大背景下,木材作為一種可用于建筑的天然可再生資源,能有效減少建筑業的碳排放,木結構建筑正面臨著前所未有的發展機遇。在日前由芬蘭國家商務促進局主辦的共敘可持續發展——2021芬蘭國家商務促進局媒體活動上,本報記者走進芬蘭——這個被稱為“森林王國”的美麗國度,走進芬蘭的木結構建筑。

            森林資源給予芬蘭的饋贈

            在芬蘭,森林似乎具備著某種魔力。芬蘭人的靈魂也經常與森林緊密相連,可以說森林是芬蘭人日常生活不可或缺的部分。得益于芬蘭的木材生長勻稱,樹干筆直圓潤,材質結實、質地堅韌,在芬蘭,木料除了用來蓋房子以外,還廣泛用于制作日常用品而且深得芬蘭藝術家的青睞。木材隨處可見,價格低廉,幾乎每位芬蘭人都懂得一些基本的木工技巧。

            芬蘭鋸木產業協會總經理Kai Merivuori在接受本報記者采訪時表示,木結構建筑是芬蘭傳統的建筑方式。在上個世紀的60年代,混凝土的市場份額開始迅速增長,但單戶型和低層多戶型建筑仍然以木結構為主。目前,木結構建筑在高層建筑中也開始占有一定市場份額,這得益于新技術的出現和國家政策法規的幫助,引導建筑選材朝著氣候友好、可持續發展和碳中和的建筑方向發展,2020年芬蘭木結構市場份額為28%。

            木結構建筑的優點是在建筑的生產過程和生命周期中都能提高能源效率。由于木制房屋是基于在受控的工廠環境下進行的高效預制,因此很易于進行質量管理。此外,木材是輕質材料,物流也很容易,且施工現場的工期很短。木材的輕盈性還可以在現有的混凝土建筑上建造新的樓層,從而改善現有房屋地區的土地利用。

            走進芬蘭經典木結構建筑

            眾所周知,木材是天然可再生、綠色低碳的建筑材料,而現代木結構建筑完全符合當前綠色、低碳的建設要求,在未來具有廣闊、光明的發展前景,越來越得到世界人民的關注與青睞。在芬蘭,許多經典的建筑均采用木結構,尤其在碳中和目標下,宣揚低碳、環保、可持續的設計理念,探索未來理想的人居環境,成為設計師們的首選。

            比如西貝柳斯音樂廳建造的出發點在于發掘有創新性的木材工程解決方案,并通過設置新結構與原址的廢棄木工廠建立有意義的關聯。音樂廳的入口是整個建筑最古老的一部分。入口大廳、信息臺、環衛設施和衣帽間等最重要的輔助設施設置在舊木工廠一樓。從入口大廳有一條通道與“森林廳”、餐廳及展覽側廳相連。

            “森林廳”中的承重結構由一個搭在9根木柱上的大型框架構成。讓人聯想到樹木樹枝的三維空間結構由膠合層積材建造,支撐著木屋頂部分。其中,巨大的膠合層積塔由云杉制成,支撐著11.2米×11.2米的結構,空間結構的元件間由暗榫接縫相連接。而大廳里的實際承重結構由支撐屋頂的巨大膠合層壓架和支撐天花板結構的膠合層桁架組成,這個框架還支撐著建筑的傾斜外墻。由于木材的聲學特性,外墻由多層木材建成,其上覆有上過漆的耐氣候膠合板。而在音樂廳外墻的最里層,則是由充滿干砂的膠合層積單元所組成。傾斜外墻的膠合板與其背后的保溫層還一同發揮著改善隔音的功能。

            再如Puukuokka街區是芬蘭Kuokkala郊區Jyv?skyl?的多層木結構公寓建筑中的節能和生態三重奏。Puukuokka綜合體為186戶家庭提供住房,覆蓋全年齡段人群。

            Puukuokka建筑的整個承重結構和框架由大塊木材制成,并由預制模塊組成。模塊的預制使現場施工時間盡可能縮短,并允許在工廠受控的室內條件下生產,從而顯著降低施工期間暴露在天氣條件和結構濕度下的風險。此外,木質立面構件也進行了預制,并作為準備安裝的構件運至現場。走廊是建筑中唯一完全在現場建造的部分。暖氣、水、電和通風管道集成在走廊的技術墻中,便于維護。由于木材的隔熱性能非常好,在全木質框架和結構的建筑中可以實現高水平的能源效率管控。

            “雙碳”目標下木結構建筑的機遇與未來

            目前,全球每年排放約510億噸的溫室氣體,升溫趨勢日益凸顯,減少溫室氣體排放、減緩氣候變暖進程已成為國際社會廣泛共識?!栋屠鑵f定》要求《聯合國氣候變化框架公約》締約方明確國家自主貢獻目標,推動碳排放盡早達到峰值并實現中和,在本世紀末將全球溫升控制在2℃以內。目前,多數國家已明確了碳中和時間表,其中芬蘭為2035年,瑞典、奧地利、冰島等國提出于2045年實現凈零排放,我國承諾2060年前實現碳中和。

            談到“雙碳”目標的市場背景,Kai Merivuori表示,在碳中和的國際形勢下,預計未來芬蘭的木結構建筑市場份額將會有所增加。然而,木材不能取代所有材料。Kai Merivuori強調,所有的建筑材料生產商——包括混凝土和鋼鐵工業,都需要努力研發創新出低排放的、對氣候友好的解決方案。相信在不久的將來有關建筑環境友好的新法規將會被制定出來,在可持續管理、再種植和認證森林的基礎上,未來的木結構建筑是一個解決方案。

            據Kai Merivuori介紹,芬蘭政府設定了一個目標,到2025年芬蘭45%的公共建筑都要是木建筑。這一目標是非常宏偉的,要達到這一目標在很大程度上取決于總體經濟狀況和建筑行業活力。Kai Merivuori認為,支持木結構建筑發展是正確的一步,雖然木結構建筑近年來一直受到偏向其他材料的國家政策法規影響,發展增速不快,但是相信在碳中和背景下,所有的材料都將在公平的競爭環境中發展。

            木結構建筑的市場化應用

            中國是木結構建筑的使用大國,從故宮、頤和園,到應縣木塔、江南園林,到處都有木結構建筑的身影。近現代以來,由于木材資源短缺及木結構建筑防火問題,在國內很少被人們采用。經過近20年的發展,我國木結構建筑的技術、標準體系已與國外處于同一水平線,但木結構建筑體量相對較小。根據住建部發布的《2019年裝配式建筑發展概況》顯示,全國新開工木結構建筑242萬平方米,占裝配式建筑比例0.6%,占新建建筑總面積的0.1%不到,盡管木結構建筑量小,但也說明發展空間巨大。

            談到消防問題,Kai Merivuori告訴記者,消防安全是所有建筑行業必須考慮的核心問題之一。雖然木材是一種可燃材料,但通過技術解決方案可以將風險降至最低。例如,膠合木梁其實比鋼梁更耐火,因為在表面的炭化可以防止梁的核心在火災中受損。使得木梁比鋼梁更安全。

            與此同時,所有芬蘭高層建筑都配備噴淋系統。當一棟公寓發生火災時,幾乎只有公寓內部著火,而建筑結構完好無損。因此,火災風險不僅與房屋框架結構的建筑材料有關,有噴淋系統的房屋甚至比傳統房屋更安全??梢哉f,火災風險的決定性因素這并不取決于建筑材料。Kai Merivuori總結道,所有的建筑材料都有自己的優點,關鍵問題是找到建筑材料的最佳終端用途。

            走進中國的芬蘭木材

            近年來,由于木材資源短缺,國內市場愈來愈多的產品都開始使用進口木材作為原材料,芬蘭的木業企業也開始嘗試走進中國。據了解,目前進入我國的芬蘭企業無論是從企業規模,到產品類型都極具潛力。

            在記者采訪過程中,芬林集團亞太區總裁宋望球表示,隨著木結構建筑被證明可以有效應對全球氣候變化帶來的挑戰,建材行業將面臨創新升級發展。日前,國務院印發《2030年前碳達峰行動方案》中明確提出要推動建材行業實現碳達峰,其中包括了推進綠色建材產品認證和應用推廣,加強木、竹建材等地碳產品的研發和應用。

            然而,目前進入國內的芬蘭木材企業,在發展過程中也并非一帆風順,宋望球說,缺乏相關行業標準和建筑標準,缺乏木結構建筑的審批標準是目前企業發展遇到的較大難題。與此同時,無論是居住類還是非居住類的建筑,對于木結構建筑材料的防火要求有待優化。不過宋望球也強調,芬林梅沙木業也注意到了許多將在未來幾年內興建的低碳甚至零碳的項目,相信木結構建筑將會有廣闊的發展前景。

            對于行業競爭問題,Kai Merivuori強調,讓不同的材料生產商互相競爭并不是一個好方法,大家應該彼此互補、共同開發新的解決方案。木結構建筑的技術和加工正在快速發展(比如CLT正交膠合木等),相信我們可以加快這一進程并找到新的、對氣候更友好的方式,使木結構建筑更具競爭力和吸引力。

            在采訪的最后,Kai Merivuori說:“我們必須記住,木材實際上是唯一的可再生建筑材料。雖然不能用木材解決所有的問題,但木材絕對是為建筑尋找新的氣候友好解決方案的一部分?!?/p>

            中國建材報記者:陰音

            責編:張文齋

            校對:張健

            監審:劉秀枝


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