走进森林：可持续高层建筑的崛起

高层建筑对可持续发展构成独特的挑战，因为它们既有积极的环境影响，也有消极的影响。积极的环境影响包括减少城市扩张、促进替代交通方式以及提高区域能源利用效率。但这些益处是以生产所需材料和建造建筑物为代价的，因为这些都需要排放更多的二氧化碳。

由 Haptic 和 Ramboll 设计的再生型高层建筑（图片：Forbes Massie Studio）

按每平方英尺计算，高层建筑的隐含碳足迹远高于低层建筑。这是因为建筑结构通常是其隐含碳足迹的主要来源，而高层建筑需要更多的结构来支撑其高度。

高层建筑通常采用钢材或混凝土建造，但如果有一种替代方案可以增强高层建筑的积极影响呢？

建筑和工程公司 Skidmore, Owings & Merrill 和俄勒冈州立大学的研究人员最近启动了一个研究项目，调查混合木材和混凝土结构楼板系统的性能特征，该系统可能为行业提供一种传统的平板结构替代方案。

高层建筑，低成本

该研究项目的目的是研究高层建筑的概念结构体系，使其在保持成本竞争力的同时，尽可能地兼顾可持续性，并与当代建筑技术相媲美。

研究作者指出，由于木材工程性能的提高，以前被认为不切实际的木材结构系统现在已成为可能。

他们还观察到，工程界对混合结构的接受度越来越高，这种结构是将木材与钢材和/或混凝土等材料结合起来。

事实上，该报告的结论之一是，使用此类材料建造的建筑物在地震期间可能会产生较小的惯性力，并且更具灵活性，不太可能遭受重大损坏。

此外，现代建筑木材处理技术使其能够达到实际施工所需的防火等级。

欧洲木材巨头

随着企业不断研发新产品、新技术和新材料以提高高层建筑的可持续性，采用木材建造的高层建筑在城市中越来越常见。挪威一直引领着这一趋势，于2019年在布鲁蒙达尔建成了米约斯塔内特塔。

这座地标性建筑——官方认证的世界最高木结构建筑，高度达 85.4 米——表明，此类建筑可以使用当地资源、供应商和可持续材料建造。

莫尔文木材公司在塔楼的建造过程中发挥了关键作用。该公司生产胶合木，并负责生产和安装用于主要承重系统的胶合木柱、梁和斜撑。

电梯井道和阳台采用交叉层压木材 (CLT) 建造，使其具有额外的强度、尺寸稳定性和刚度，而 11 层及以下楼层则采用木质楼板。

连接式施工

位于奥地利维也纳的HoHo Wien木塔高84米。

位于奥地利维也纳的HoHo Wien木塔同样令人印象深刻，它仅比米约斯塔内特塔矮140厘米。该塔约75%的结构由木材构成。

开发商表示，就该建筑的可持续性而言，奥地利的森林仅用了 1 小时 17 分钟就重新长出了建造该建筑所用的云杉木材量。

塔楼的木材供应商之一哈斯拉赫公司（Hasslacher）提供了800根胶合木柱和14400平方米的CLT（交错层压木材），用于外墙构件。整个运输过程仅用了50辆卡车。

HoHo Wien建筑中使用的混凝土采用了一种名为XC的结构，这是一种木材-混凝土复合材料。这些复合材料被固定在建筑物的核心或框架上，并通过实木制成的外墙支撑连接起来。

混凝土公司 Kirchdorfer 与包装专家 Mayr-Melnhof 合作开发了 XC 解决方案，并向施工现场交付了 1000 多个复合材料元件。

就这两座塔楼而言，先进的木材构件和整体规划的结合是其可持续发展成功的关键。

大规模木材运动

2017 年，高层建筑与都市人居委员会发布了《高层木结构建筑：全球审计报告》。该研究统计了所有已知的 48 个七层或以上的大型木结构建筑项目，这些项目包括已提出、正在建设或已完成的项目。

此后，大体量木结构建筑运动发展迅猛，全球已建成200多座七层或以上的大体量木结构建筑。木材的技术性能也取得了显著进步。

最近，Ramboll 与建筑工作室 Haptic Architects 合作，通过可再生模块化塔楼探索可持续发展。

Ramboll 的一位高层建筑专家表示，为了减少碳排放，主要结构框架以木结构为中心，该木结构由三层高的硬质结构平台组成，每个硬质或永久平台支撑三个中间的软质或临时平台。

在 Haptic 和 Ramboll 设计的可再生高层建筑中，过时的模块可以被替换（图片：Forbes Massie Studio）

“这座再生型高层建筑采用硬质楼板，楼板上铺设有交叉层压木材（CLT）。承重结构则采用胶合木型材和再生钢材组合而成，”兰博尔公司的一位高层建筑专家表示。

通过采用这种高层建筑方法，可以按照体积而不是楼层面积来考虑模块，从而提高整个结构的灵活性和适应性。

兰博尔高层建筑专家补充道：“与其拆除整栋建筑，不如简单地用新的模块替换过时的模块，不受水平或垂直方向的限制，以满足新的空间需求。将灵活性和适应性融入建筑理念，为真正实现可持续高层建筑提供了契机。”

由于这些建筑的设计寿命很长，因此模块化高层建筑的建筑材料选择以最大限度地减少碳排放为原则。这种可持续建筑的倡导者希望在建筑行业树立新的标杆。

“从理论上讲，采用这些建筑理念可以建造出能够永久存在的建筑物，”兰博尔高层建筑专家补充道。

支架和模板专家 Meva 强调，虽然木材在某些应用中是一种更环保的选择，但这需要与砍伐森林以收获木材对环境的影响以及胶合板模板产生的废料进行权衡。

胶合板模板能将有害碳储存在材料本身中，从而保护环境。此外，胶合板还可以就地取材和生产，无需长途运输，减少了运输车辆的排放。

梅瓦表示，随着人们对森林可持续性的认识不断提高，需求也随之增长，这加剧了森林砍伐，破坏了生态平衡。世界自然基金会（WWF）的数据显示，过去五十年间，森林产品贸易显著增长，在某些情况下，非法采伐占所有采伐量的40%至50%。

世界自然基金会补充说，由于森林储存了大量的碳，破坏这些地区会将碳释放到大气中，从而加剧全球变暖——全球温室气体排放量的约 15% 是由森林砍伐造成的。

木结构建筑中的智能技术

（图片：Tide）

随着项目规模日益庞大，建筑技术的发展速度也展现出其支持创新理念的能力。兰博尔的高层建筑专家认为，与数字化环境的融合是打造可持续高层建筑解决方案的有力工具。

“高层建筑可以被设计成平台，充分利用最新和未来的智能技术。数千个智能传感器将数据传输到集成的楼宇管理系统，使建筑物能够进行调整和优化，从而提高能源效率、安全性和安保性。”

“综合运用这些策略，既能为我们的客户创造价值，也能为整个社会创造价值——并为可持续高层建筑提供蓝图。”