从脆弱到坚不可摧，木头的逆袭你想不到

在加拿大多伦多大学校园内，一个正在崛起的14层大楼位于足球场对面。这座建筑未来将用作课堂和教职员办公室。但与传统的钢筋混凝土不同，工人们通过拼接巨大的预制木制梁、柱和面板的方式来构建这栋大楼。

每块木制构件被送到工地后，一台高大的吊车会将其吊起并固定，工人们则使用金属连接件将其拼接在一起。这半成品大楼看起来像一件正在组装的“平板包装家具”，这种独特的建造方式令人赞叹。

这座大楼采用了一种名为“胶合木”的新技术，用巨大的预制木材构件代替了传统的钢梁和混凝土。这种技术虽不太普及，但正受到越来越多人的青睐，并成为全球天际线的新亮点。

胶合木不仅实用，还能为室内空间增添温暖与美感。俄勒冈州波特兰市的一栋八层高Carbon12 公寓完美展示了这种材料的独特魅力。

全球最高的胶合木建筑是密尔沃基的25层Ascent摩天大楼，于2022年完工。全球已建成或在建的八层及以上胶合木建筑数量达84座，其中70%位于欧洲，约20%在北美，其余分布在澳大利亚和亚洲。

胶合木作为一种新兴材料，正在成为高能耗的钢筋混凝土的替代品。胶合木的核心材料是木材，一种可再生资源，为建筑业的可持续发展带来新的希望。

胶合木为建筑增添了独特美感，使其更具吸引力。多伦多大学胶合木研究所的建筑科学家泰德・凯西克表示，木材提供了温暖舒适的外观和自然纹理变化，为建筑增添视觉愉悦感。

使用木材建造强劲结构的历史与未来

使用木材建造大型建筑并非新事物。在18和19世纪工业化时期，兴起了一种名为“砖梁结构”的框架式建筑。然而，随着建筑高度增加，施工者转向混凝土和钢材作为主要建材，木质建筑逐渐被限制在住宅以及一些小型建筑中。

大约30年前，德国和奥地利的建筑商开始利用普通木材制造大型木质构件的新技术。通过使用钉子、木榫和胶水，他们将小木块组合成巨大的坚固木质结构，这一创新为木质建筑带来新的可能性。

奥地利建筑师赫尔曼・考夫曼等人凭借胶合木项目崭露头角，这些项目为胶合木在建筑领域的应用赢得广泛关注。从原理上看，胶合木类似于放大版的胶合板，使用简单的工艺将小块木片组合成结实的整体木质结构。

胶合木的强度让人惊讶，按重量计算，甚至比钢还要强。然而，要达到与钢相同的强度，胶合木构件需要更大的体积。在高层胶合木建筑中，通常会采用木材、钢材和混凝土的混合结构来平衡强度和空间利用。

胶合木在火灾安全方面面临挑战。许多建筑法规仍将木质结构的使用限制在低层建筑中。建筑需要具备足够的耐火性能，以确保在火灾中不会迅速坍塌，让消防员有更多时间控制火势。

胶合木需要经过火灾模拟测试和其他试验来评估其在火灾中的表现。这些测试逐渐使监管机构和客户相信胶合木在火灾中能够保持足够长时间的耐烧性，从而达到防火安全标准。

胶合木的潜在优势

减少建筑行业温室气体排放是应对全球变暖的关键途径之一，而胶合木和其他基于生物的建筑材料可能在这方面发挥重要作用。

胶合木的气候效益令人振奋。一些研究表明，在相同条件下，胶合木建筑减排量显著较大。戴安娜・厄尔格-沃萨茨和她的同事估算，位于不列颠哥伦比亚省的18层高Brock Commons相较于使用混凝土和钢材建造的类似建筑，减少了约2432公吨的二氧化碳排放。

胶合木强调的集成设计是一种全新的建筑模式。集成设计中，设计、加工和施工不再是相互独立的环节，而是密切合作，使建筑施工更加高效。

尽管胶合木建筑在减排和设计方面有诸多优势，但其碳封存效益在全生命周期中存在一定的不确定性。对于胶合木是否始终带来净效益，仍需要更多深入研究。

胶合木的前景仍然充满挑战。胶合木需要控制湿气，避免木质结构的老化。此外，为改善声学性能，设计师采用隔音材料等方式加以改善。然而，胶合木的地位逐渐得到认可，这一材料正逐渐在全球建筑领域中崭露头角。

原文链接：Sustainable building effort reaches new heights with wooden skyscrapers

本文来自微信公众号：中科院物理所（ID：cas-iop）

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