空间层压木材是可持续建筑的未来吗?

• 为了平衡木材的环境效益和缺点，SOM生产了空间层压木材(SLT)。
• 用SLT建造的实验馆融合了研究和现实世界的条件，以展示材料的好处。
• 创新材料的小规模用例是成功扩展到更大项目和全行业采用的第一步。

混凝土无处不在是有原因的，包括它是最坚固的建筑材料之一。它也有明显的缺点:水泥是混凝土的关键成分，它的产量大约为8%全球温室气体排放。为了抵消这一点，建筑材料公司正在采用循环经济加快低碳和碳中和产品的模式。beplay官网客服电话现代钢铁工业也面临着类似的挑战和责任。虽然钢铁是可回收的，但炼钢产生的热量高达11%全球温室气体排放。为了应对这种情况，钢铁行业一直在积极努力减少排放和废物，减少对环境的影响。

然后是木材。森林砍伐的原因15%但从可持续管理的森林中收获的木材实际上从大气中吸收的二氧化碳比排放的要多。这是因为树木不仅吸收二氧化碳;它们也会储存。当树木被砍伐为木材时，它们内部的碳会留在那里，直到木材被燃烧或腐烂，形成木材最可持续的建筑材料之一。

但木材既不是无限的，也不是干净的。树木可以重新种植，但森林需要几年或几十年的时间才能再生。虽然树木可以吸收碳，但木材生产、运输和建筑仍然会排放碳。

为了平衡木材的环境效益和影响，对可持续发展感兴趣的设计师和建筑商面临着一个尴尬的悖论:如何同时使用更多的木材和更少的木材?

Skidmore, Owings & Merrill (SOM)可能有一个答案:空间层压木材，或SLT。在规模上，材料和创造它的研究驱动过程都可以帮助建筑、工程和建筑行业达到可持续性和创新的新高度。

从CLT到SLT

SOM创建了SLT作为2021年芝加哥建筑双年展先进技术研究项目的一部分。SLT与密歇根大学陶布曼建筑与城市规划学院的学生一起开发，其灵感来自交叉层压木材(CLT)，这是一种工程木制品，通过将窑干木材层粘合在一起，形成纵横交错的图案，使其具有结构强度和完整性。然而，与CLT不同的是，SLT使用更小的，精确切割的2x4s，通过互锁的木材接缝像织物一样编织在一起，然后在需要更多结构支撑的地方密集分层，在不需要的地方稀疏分层。

SOM设计合伙人Scott Duncan说:“标准CLT系统的挑战之一是所需木板的大小，以及种植这种规模的树木所需的时间和空间。”“用一小块木头，你可以更快地生长，你可以利用树木不太理想的部分，这些部分经常被扔掉。你甚至可以使用回收的解构建筑碎片。”SOM估计，与传统木板相比，通过使用小块和回收的木材，SLT可以减少46%的木材消耗。

邓肯说，另一个好处是，SLT可以更好地安置建筑设施，如管道系统、照明和洒水装置。通常，这些必须放置在结构木梁的下方，这迫使墙壁建得比其他情况下更高。使用SLT，建筑服务可以嵌入木材中，而不是在木材下面分层，这意味着建筑物可以用更短的外墙实现相同的内部天花板高度。

邓肯说:“在结构之后，建筑中的很多碳都来自外部包层。”他引用玻璃和铝作为典型的高碳包层材料。“因此，在某种程度上，你可以降低外墙的高度，你可以减少进入它的材料的数量。”

陶布曼建筑与城市规划学院建筑学副教授Tsz Yan Ng表示，技术是SLT的关键推动者。首先，空间分析人员使用计算建模来确定最佳布局，即需要多少层SLT网格才能最大限度地提高结构完整性，同时尽量减少材料。然后，实验室的制造商使用数控机床来机器人塑造和切割精确的木片，以便在现场组装。

“技术从来不是关于任何单一的解决方案。这与工作流程和模式有关。”“在这里，我们用它来提升这种在北美建筑中非常流行的无处不在的材料，并以一种节省材料的方式重新思考它。”

一个“史诗级”的演示

为了展示SLT的优势，SOM和Taubman设计并建造了一个用于中层耐火建筑的单层结构框架系统的全尺寸原型:他们称之为木材亭子SPLAM-空间层压木材的简称。

SPLAM展馆由912块木材制成的412块SLT板组成，位于芝加哥南部的一所公立特许高中EPIC学院校园内。它于2021年9月完工，最初为芝加哥建筑双年展举办了一系列活动，但现在被EPIC用作户外教室和表演空间。

吴恩达说:“我们不想只是建造一个最终会被扔进垃圾填埋场的概念验证，我们想要建造一个真正可以使用的亭子。”他引用了20世纪60年代的自由学校作为灵感。自由学校是由民权运动领导人组织的临时替代学校，为黑人学生和家长提供参与选民和公民的空间。吴恩达说:“我们在疫情最严重的时候工作，当时在室外比在室内更安全，而且在‘黑人的命也是命’运动期间。”“自由学校是非正式的聚会，在那里，教育是关于公民参与和作为一个社区的成长，我们看到了一个机会，通过创造一个开放和灵活的学习空间来连接这段历史。”

虽然EPIC的学生正在使用SPLAM展馆，但陶布曼学院的学生帮助创建了它，吴恩达说，建筑硕士的学生花了整整一学年的时间与SOM的工程师密切合作，构思和测试SLT原型。

SOM使用AutodeskRevit跟踪整个设计:图纸用于组装项目的每个部分，并记录建筑中的每个元素。在Revit中完成的所有建模都传达给承包商/建筑商以加快施工。最后，2x4s的布局需要高度铰接的接头和位于精确位置的预钻螺钉支架;这项工作是在Autodesk Dynamo中完成的，它也被用来创建指导承包商的动画。一旦概念被证实，设计最终确定，脚本编程，制造和安装只需要一周的时间。

面向未来的扩展

SPLAM作为学校和社区空间的直接效益是显而易见的。然而，最重要的是它的长期变革潜力:在规模上，SPLAM中使用的SLT系统可以从根本上改变AEC行业。

邓肯说:“特别是在我们所处的地球危机时代，我们必须认识到我们的城市和建筑对环境的影响，并尽我们所能减少这种影响。”“像SPLAM这样的项目是一个很小的项目，但它的目的是对建筑文化产生更大的影响。”

邓肯说，大的影响始于小的步骤。他说，SOM投资于像SPLAM这样的研究驱动型项目，因为它们推动了设计和施工的真正改进，而不仅仅是为了获得关注和荣誉。

邓肯表示:“在SOM，我们经常谈论渐进式创新。“我的意思是，从过去的经验中学习，然后在此基础上继续发展。因为我们经常在非常复杂的项目中进行大规模的工作，所以我们需要依靠自己过去的经验进行创新。”

以研究为基础的项目是在没有经验的地方创造经验的机会——在最终可能成为通往新的效率和生产力水平的宏伟阶梯的第一步。通过这种方式，概念的证明最终可以支持实际的、委托的工作。

但这不是一夜之间发生的。为了将创新转化为应用，赞助研究的公司必须在基础设施上投资以扩大规模。

邓肯说:“在应用新想法的过程中，一个非常重要的因素是承包商的作用。”他建议与建筑合作伙伴一起对新想法进行“压力测试”，以确定它们对建筑工人的可行性。“在实验室里，在合适的条件下制造东西是一回事，但在真正的建筑工地上制造又是另一回事。”

这还不足以让一项新创新奏效。当来自付费客户的真金白银岌岌可危时，它必须像传统的方法和材料一样快速、经济。

“为了在更大范围内实施新的想法，了解建筑行业的现状是很重要的，”吴恩达说。“所以概念的证明不仅仅是一件事;这也是一个过程，拥有一支能够实现这个过程的员工队伍。”

为了使他们的愿景成为现实，创新者必须愿意承担新的角色和责任。例如，习惯于设计、工程和建筑的公司也必须适应教学、培训和宣传。

邓肯说:“如果你的目标是做一些从未有人做过的事情，那么走出你的领域是至关重要的。”他补充说，SLT和未来的创新将帮助SOM降低建筑成本和碳排放。“我们试图将环境效率与经济效率结合起来，而结构——木制螺柱——是一个非常有前途的领域，我们可以做到这一点。”