麻省理工学院班级设计了一个原型建筑,以证明即使是巨大的建筑也可以主要用木材建造。
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麻省理工学院班级设计了一个原型建筑,以证明即使是巨大的建筑也可以主要用木材建造。

各种建筑物的建设和运营都消耗大量的能源和自然资源。因此,世界各地的研究人员一直在寻找使建筑更有效率、减少对排放密集型材料的依赖的方法。

大型社区建筑的高效节能设计


现在,一个通过麻省理工学院课程开发的项目为使用世界上最古老的建筑材料之一的大型社区建筑提出了一个高能效的设计。

对于这种结构,叫“长屋”,由传统木材制成的大块木材将像超大胶合板一样层压在一起。

观看长屋内部合作举办。图片:麻省理工学院大规模木材设计

设计于10月11日发布,2018,在缅因州的大规模木材会议上,致力于探索这种材料的新用途,可以用来建造安全的,高楼大厦,如果建筑法规允许的话。

约翰·克莱因,麻省理工学院建筑系的一位研究科学家,他教过一个叫做“大规模木材设计”的研讨会,这个研讨会提出了新的设计,解释说在北美,我们有丰富的森林资源,而且很多都是杂草。

努力寻找可持续利用森林产品的方法


“正在努力寻找可持续利用森林产品的方法,森林正在积极地进行疏林过程,以防止森林火灾和甲虫侵袭.

人们倾向于认为木材是适合于几层楼高的结构的材料,但对于较大的结构则不然,克莱恩说。

但是已经有一些建筑商开始使用大量木材产品(这个术语基本上适用于任何比传统木材大得多的木材产品)来建造更大的结构,包括高达20层的中层建筑。

在活动期间观看长屋内部。图片:麻省理工学院大规模木材设计

甚至更高的建筑物最终也应该采用这种技术,他说。美国最大的木结构建筑之一是新建的82栋,马萨诸塞大学阿默斯特分校的约翰·W·奥弗设计大楼占地1000平方英尺。

这种高大的木结构真的安全吗??


当人们听说这种建筑时,首先提出的问题之一就是火灾。这种高大的木结构真的安全吗?事实上,克莱因说,试验证明,木质结构比钢质结构更能抵抗火灾。

那是因为木材在火中自然会产生一层焦炭,这是高度绝缘,可以保护大块的木材超过两个小时。钢,相反,当热使它软化并导致它弯曲时,它可能突然失效。

克莱恩解释说,当你想到把一根点燃的火柴扔到一堆木屑上时,这种天然的耐火性是有意义的,而不是把它放到日志上。碎屑会燃烧起来,但是在日志上,火柴会很快熄灭。木块越大,它越能抵抗点火。

该类设计的结构使用由层叠在一起的木单板层制成的大梁,一种称为层压单板木材(LVL)的方法,制成50英尺长的镶板,10英尺宽,厚度超过6英寸。

由三角形截面的截面制成以增加结构强度


这些被切成大小并用来制作一系列的大拱门,高40英尺到中心山顶,横跨50英尺,用三角形截面的截面制成以增加结构强度。

一系列的这些拱门被组装起来形成一个大的封闭空间,不需要内部结构支撑。屋顶的褶皱设计是为了适应自然采光和被动太阳能加热的太阳能电池板和窗户。

“通过建立三角形截面获得的结构深度帮助我们达到公共空间所需的清晰跨度,同时在结构的内部和外部都提供视觉语言,“黛米·方说,麻省理工学院建筑学研究生,是设计团队的一员。

“每个拱门沿着其长度逐渐变细变宽,因为不是沿着拱门的每个点都受到相同大小的力,而且这种变化的横截面深度既表现了结构性能,又鼓励材料节省,“她说。

拱形厂房分段


拱门将由工厂分段建造,然后用螺栓在现场连接起来,完成整个建筑。因为这栋建筑大部分都是预制的,现场实际施工过程将大大简化,克莱恩说。

“长屋是一座多功能建筑,设计用于适应从协同工作开始的一系列事件场景,运动课,社交交际者,展览,聚餐和讲座,“克莱因说,此外,它建立在世界各地文化中这种公共结构的长期传统之上。

而混凝土的生产,用于世界上大多数大型建筑,包括从石灰石烘焙过程中大量释放温室气体,使用大量木材的建筑具有相反的效果,克莱恩说。

“这栋建筑是个碳汇。”


虽然混凝土增加了世界温室气体的负担,木材实际上会减弱它,因为树木生长时从空气中去除的碳基本上在建筑物持续存在的时候就被隔离了。“这栋建筑是个碳汇,“他说。

美国现行建筑法规是阻碍大型建筑使用大量木材的一个障碍,克莱因说,这限制了住宅建筑使用最多5层的结构木材,或者高达6层的商业建筑。

但是最近在欧洲建造了很多高大的木质建筑,澳大利亚以及加拿大——包括不列颠哥伦比亚省的一栋18层木质建筑,加拿大——应该帮助建立这种建筑物的安全,并导致必要的法规变化,他说。

“有创意、执行精美的大宗木材设计潜力的例子”


史蒂夫·马歇尔,美国林业局合作林业的助理主任,谁没有参与这个项目,说:“长屋”是一个极具创意、执行精美的大型木材设计潜力的例子。“

他补充说大量木材将成为美国建设方式的重要组成部分。对我们居住的地方的可持续性影响,工作,而且玩得很大。

“除了众所周知的影响,如建筑物内的碳封存,还有社区的好处,比如在施工过程中卡车交通的急剧减少.

长屋设计是由一个跨学科的团队在4.S13(大规模木材设计)中开发的,麻省理工学院建筑系的一个设计研讨会,探讨可持续建筑的未来。这个团队包括约翰·费希特尔,保罗·肖特,德米芳安德鲁·布洛斯,李海伦,还有亚历山大·博杜因·麦凯。它得到了建筑部的支持,BuroHappold工程和新概念。

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麻省理工学院的班级设计了一个原型建筑,以证明即使是巨大的建筑物也可以主要用木材建造。各种建筑物的建造和运营都消耗大量的能源和自然资源。因此,世界各地的研究人员一直在寻找使建筑物更有效的方法,并且……