项目介绍
哈克尼的这栋九层高楼完全由木材建造而成,是世界上最高的木质住宅楼。Murray Grove 包括私人住宅和经济适用房,将提供 29 套公寓。
该建筑采用奥地利 KLH 公司首创的独特结构系统组装而成。面板由木条粘合而成,形成一个具有最小移动特性的实体块体。之前,建筑师通过应用于各种项目(包括住房、商业开发、学校和工业单位)获得了先前的详细设计经验。建筑师对使用 KLH 的兴趣源于环保立场,以及让木材更容易在英国建筑行业被接受的动力。
概念设计就是基于此而开发的,公寓以蜂窝状图案围绕中央核心而建 Techniker 结构工程师和 KLH 密切合作,在不牺牲设计原则的情况下整合了该技术。交叉层压实木板形成蜂窝状木承重墙结构,包括所有楼梯和电梯核心,以及木地板,因此将成为世界上最高的纯木建筑。
每块面板都是预制的,包括窗户和门的切口。面板一到达现场,就立即用起重机吊到位,大大减少了现场施工时间。整个九层结构在九周内就组装完毕。整个结构都采用“平台结构”配置。每层楼都安装在下面的墙壁上,然后再升起另一层墙壁,依此类推。接头用螺钉和角板固定。整个结构的应力通常很低,在横向压力较高的位置,已添加螺钉以局部加固木材。通过提供足够的冗余度来避免逐渐倒塌,以便可以移除任何单个元素。
该建筑采用KLH在奥地利首创的独特结构系统组装,使用垂直层胶合在一起的木条(使用无甲醛粘合剂)形成面板。CLT的优势在于它对可持续建筑的巨大贡献。它降低了建筑中的能源使用,通过改善绝缘和气密性减少了占用期间的热量损失,并且在使用寿命结束时也非常容易拆除和回收。
浴室和厨房的湿作业很少,因此几乎不需要晾干建筑。窗户和门被早期安装,以使建筑防风雨。即使是受艺术家Gerhard Richter和Marcus Harvey作品启发的立面也采用了木材。Eternit制造了5000块面板(每块1200mm x 230mm),其中70%是废木材。建筑师首先记录了周围建筑和树木在空地上形成的光影变化,然后通过太阳路径动画模拟图案,最后将像素化和模糊的图像包裹在建筑周围。阳台和窗户打破了抽象图像的节奏。
作为住宅建筑,建筑满足建筑保险公司的要求,并获得了建筑本身的NHBC保险证书。
保持 Murray Grove 的高声学性能是建筑师面临的一个关键问题。与钢筋混凝土和砖石相比,木结构建筑的重量极轻,因此木结构建筑的声学性能一直被归类为较差。交叉层压实木 KLH 板的密度明显高于木结构建筑。它们提供了一个坚固的结构核心,可以在其上添加不同的、独立的和分隔的层。分层原理克服了任何声学或声音传输问题。通过一致且经济的分层策略,即在隔墙前留有间隙的立柱墙、浮动地板积层和吊顶,u 值已超过英国的要求。
木材未经处理,依靠建筑围护结构来防止受潮和腐烂。施工过程完全是干燥的,在第一和第二阶段的修复过程中,现场保持非常整洁,没有多余的材料。
木材在其自然寿命期间会吸收碳,并在砍伐后继续储存碳。 Murray Grove 塔楼结构将储存超过 181 吨碳。此外,由于不使用钢筋混凝土框架,因此可以避免另外 125 吨碳进入大气。这相当于这种规模的建筑物 21 年的碳排放量,或按目前 10% 可再生能源的要求计算 210 年的碳排放量。
外墙是通过记录周围建筑物和树木在空地上形成的不断变化的光线和阴影而创建的;图案是通过太阳路径动画捕捉的。生成的图像被像素化、拾取、拉伸并包裹在建筑物周围。形成这个像素化图像的外部包层由遍布整个建筑物的 5,000 多块独立面板组成,有三种色调:白色、灰色和黑色。1200×230 毫米的面板由 Eternit 制造,由 70% 的废木材制成。
每间公寓都有自己的内部阳台,而窗户则作为外墙上“缺失的部分”出现;为外墙的抽象形象增添了一种额外的标点节奏。
欧洲的法规意味着建筑师的计划没有先例。芬兰只允许建造三层木结构建筑。奥地利禁止建造五层以上的木结构房屋。然而,Waugh Thistleton 和 Techniker 首创的木结构建筑工程方法现在正以附件形式添加到英国建筑法规中。目前,英国仍然是整个欧洲建造最高交叉层压高层建筑的国家。
交叉层压木板
尽管在欧洲大陆常用,但交叉层压木板在英国还是相对较新的产品。CLT是主要的实木板形式(并非所有实木板都是交叉层压的)。
交叉层压木板由工业干燥的云杉板制成,这些板按直角堆叠并在其层表面上用胶粘合在一起,通常有3、5、7或更多层板。面板作为大型墙体、楼板和屋顶元件使用,制造时精确切割出门窗和建筑服务的开口。
KLH生产三种等级的面板:非视觉质量、工业视觉质量和适用于生活空间的家用质量。在英国,KLH提供最大14米长和2.95米宽的面板(受运输限制)。
实木板在降低建筑碳足迹方面做出了重大贡献。设计师计算,如果建筑采用传统的钢筋混凝土结构,那么在施工过程中会额外产生124吨碳。将此加上结构中900m³木材锁住的188吨碳,总共抵消了约310吨碳。这一收益,加上建筑的绝缘性和气密性超过建筑法规的要求,使得当地规划机构同意豁免通常要求在占用期间至少10%的能源在现场生成的‘Merton’规则。因此,设计师避免了在地下室安装内部联合供热和电力装置或地源热泵,而将大部分屋顶空间保留为设施。然而,该开发项目确实包括适量的光伏发电,用于为公共区域的照明和水泵供电,节省了其他费用。
CLT结构轻松达到了所需的防火性能。结构工程师通过添加石膏板实现了90分钟的防火性能,而128mm墙体通过100mm绝缘层达到U = 0.13 W/m²/K的热阻性能。
结构
该塔楼是一个蜂窝结构,公寓围绕着一个中央核心。承重元件(电梯井、楼梯间、所有外墙和一些内墙)提供了对渐进性倒塌的卓越抵抗力和公寓与电梯井之间的良好声学分离。尽管木材在地面墙上是可行的,结构工程师选择了钢筋混凝土。他们认为它更能适应地面和一楼之间布局的巨大差异,而且在确保混凝土基础的良好防潮性方面更容易。混凝土为木材提供了一个平整的门槛,无论是在地面还是一楼。
每块面板都是预制的,包括门窗的开口。当面板到达现场时,立即被吊装到位,大大减少了现场时间。八层木结构在八周内组装完成。整个九层结构在九周内竖立完成。承包商使用了一种“平台建造”配置,这意味着他们将每一层设置在下面的墙上,然后再竖起另一层墙,如此往上建造。螺钉和角板固定接头。整个结构的应力通常非常低,尽管在横纹压力高的点,添加了螺钉以局部增强木材。通过提供足够的冗余来防止渐进性倒塌,以便任何单个元素都可以被移除。
未经处理的木材依赖建筑外壳来防止潮湿和腐烂。尽管在潮湿天气下安装不便,但对面板没有影响,因为该系统在干燥时会迅速释放水分。
保持Stadthaus的高声学性能是一个重要的设计考虑。声学上,相比于钢筋混凝土和砖石结构,木建筑传统上被认为“较差”。但CLT面板比木框建筑的密度显著更高。它们提供了一个坚固的结构核心,可以在其上添加不同的、独立的隔离层。层原理克服了任何声音传递问题。通过在隔墙前面加设墙体接缝、浮动地板结构和悬挂天花板的经济一致的分层策略,设计师实现了超过英国要求的隔音和热性能。
尽管比同等的钢筋混凝土框架更昂贵,CLT通过大幅减少建筑工期带来了显著的整体节省。例如,同等的混凝土建筑预计需要72周,而CLT解决方案只需要49周。安装人员使用了一台大型移动起重机,消除了通常需要的用于混凝土结构的塔式起重机。安装木结构时不需要脚手架,只需固定外墙板即可。CLT结构代表了KLH工厂三天的生产量。快速安装在这里发挥了重要作用。四人奥地利团队每周在现场工作三天,并在27个工作日内,九周内完成了整个上部结构的安装。承包商对木结构实现的+/- 5mm公差感到非常满意,相比混凝土结构通常预期的10mm公差。严格的公差使得结构更易于组装,气密性更好,外墙板也更容易固定。由于湿度和蠕变导致的楼层间运动预计为3mm,饰面间隙可以容忍这一点。另外,通过避免混凝土核心,不会出现常规木框架中木材和混凝土之间的差异运动问题。
早期迹象表明,实木对热质量做出了显著贡献,温度波动较小。
建筑服务的安装比预期的更容易,未来项目可能会因为这一经验而获得更好的价格。电缆和管道通常采用简单的螺钉固定带表面安装。石膏板安装在金属顶帽部分上。相比之下,奥地利的做法利用工厂的能力,为服务线路切割凹槽。因此,他们通常直接将石膏板固定在CLT面板上。
另一个令人鼓舞的结论是,CLT显然非常适合填充建筑。与其他材料相比,CLT现场对邻居的干扰较少,因为施工快速,使用轻型电动工具的建筑活动噪音较低。这些工具对操作人员健康的危害也比钻入混凝土、砖石和钢结构所需的重型设备更小。
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