Ці можна выкарыстоўваць брус для будаўніцтва шматпавярховак?

Уводзіны

На працягу тысячагоддзяў драўніна была важным будаўнічым матэрыялам, які шанаваўся за яго даступнасць, працаздольнасць і натуральную эстэтыку. Традыцыйна яго выкарыстанне абмяжоўвалася малапавярховымі канструкцыямі з-за абмежаванняў у трываласці і ўстойлівасці да фактараў навакольнага асяроддзя. Аднак з'яўленне вырабаў з драўніны і сучасных метадаў будаўніцтва зрабіла рэвалюцыю ў патэнцыйных прымяненнях драўніны. Актуальнае пытанне для архітэктараў, інжынераў і будаўнікоў сёння: ці можна выкарыстоўваць драўніну для будаўніцтва вышынных будынкаў? У гэтым артыкуле разглядаецца магчымасць выкарыстання драўніны ў якасці асноўнага матэрыялу ў вышынным будаўніцтве, даследуюцца дасягненні ў тэхналогіі дрэваапрацоўкі, структурныя меркаванні, нарматыўныя праблемы і інтэграцыя дадатковых сістэм, такіх як Сталёвая апалубка канструкцыі будынкаў.

Гістарычны агляд драўніны ў будаўніцтве

На працягу ўсёй гісторыі драўніна была краевугольным каменем будаўніцтва ў розных культурах. Ад традыцыйных японскіх пагад, якія стагоддзямі вытрымлівалі землятрусы, да драўляных дамоў у Еўропе, дрэва прадэманстравала выдатную ўстойлівасць пры належным выкарыстанні. Гэтыя гістарычныя пабудовы дэманструюць даўгавечнасць і трываласць драўніны пры правільным дызайне і абслугоўванні. Аднак абмежаванні традыцыйнай драўніны, такія як схільнасць да агню, гніенню і абмежаваная структурная здольнасць, гістарычна абмяжоўвалі яе выкарыстанне ў вышынных будынках.

Дасягненні ў тэхналогіі драўніны

XXI стагоддзе стала сведкам значнага прагрэсу ў тэхналогіях апрацоўкі драўніны, асабліва з распрацоўкай вырабаў з драўніны. Гэтыя новаўвядзенні ліквідуюць традыцыйныя абмежаванні драўніны, павялічваючы яе канструктыўныя магчымасці і пашыраючы яе прыдатнасць для вялікіх і высокіх канструкцый.

Клееная драўніна (CLT)

Папярочна-ламінаваная драўніна - гэта рэвалюцыйны прадукт, які складаецца з некалькіх слаёў дошак з суцэльнага піламатэрыялу, складзеных крыж-накрыж і злепленых паміж сабой канструкцыйным клеем. Гэта перакрыжаванае ламінаванне забяспечвае стабільнасць памераў, трываласць і калянасць, што робіць панэлі CLT ідэальнымі для сцен, падлог і дахаў як у жылых, так і ў камерцыйных будынках. Даследаванні паказалі, што панэлі CLT дэманструюць выдатныя сейсмічныя характарыстыкі дзякуючы сваёй лёгкай вазе і гнуткасці, што робіць іх прыдатнымі для выкарыстання ў сейсманебяспечных рэгіёнах.

Цеплавыя характарыстыкі CLT - яшчэ адна істотная перавага. Натуральныя ізаляцыйныя ўласцівасці драўніны спрыяюць пабудове энергаэфектыўных будынкаў, зніжаючы выдаткі на ацяпленне і ахалоджванне. Акрамя таго, панэлі CLT можна вырабляць зборна па-за межамі аб'екта з высокай дакладнасцю, скарачаючы час будаўніцтва і працоўныя выдаткі.

Клеены брус (клеены брус)

Клеены брус, шырока вядомы як клеены брус, - гэта выраб з драўніны, які складаецца з некалькіх слаёў піламатэрыялаў адпаведнага памеру, злепленых паміж сабой трывалымі вільгацятрывалымі клеямі. Клееныя бэлькі ўніверсальныя і могуць быць выраблены ў розных формах і памерах, уключаючы крывыя і аркі, прапаноўваючы архітэктарам значную гнуткасць дызайну. Высокае стаўленне трываласці да масы клеенага бруса дазваляе ствараць большыя пралёты без прамежкавых апор, што з'яўляецца перавагай у канструкцыях адкрытай планіроўкі, якія часта сустракаюцца ў сучасных шматпавярховых будынках.

Даследаванні паказваюць, што клееныя бэлькі могуць дасягнуць трываласці, параўнальнай або нават пераўзыходзячы трываласць сталі, калі вымяраць трываласць на адзінку вагі. Гэта робіць клеены брус прывабным варыянтам для канструктыўных элементаў у вышынным будаўніцтве, асабліва ў спалучэнні з іншымі матэрыяламі ў гібрыдных сістэмах.

Структурныя ўласцівасці і прадукцыйнасць

Жыццяздольнасць драўніны ў шматпавярховых будынках залежыць ад яе канструктыўных характарыстык пры розных нагрузках і ўмовах. Асноўныя ўласцівасці ўключаюць трываласць, калянасць, вогнеўстойлівасць і даўгавечнасць.

Трываласць і калянасць

Вырабы з драўніны маюць павышаныя механічныя ўласцівасці дзякуючы памяншэнню натуральных недахопаў. Такія дэфекты, як сучкі і няроўная зярністасць, зведзены да мінімуму ў працэсе вытворчасці, што прыводзіць да больш аднастайнай і прадказальнай працы. Сучасныя метады класіфікацыі трываласці, уключаючы ацэнку напружання машыны і акустычную ацэнку, гарантуюць, што драўляныя кампаненты адпавядаюць строгім стандартам.

Даследаванні паказалі, што CLT і клеены брус могуць эфектыўна вытрымліваць нагрузкі, звязаныя з вышыннымі будынкамі. Напрыклад, даследаванне, апублікаванае ў Journal of Structural Engineering, падкрэслівае, што панэлі CLT дэманструюць высокую трываласць у плоскасці і па-за плоскасцю, што робіць іх прыдатнымі для апорных сцен і дыяфрагм у шматпавярховых канструкцыях.

Вогнеўстойлівасць

Насуперак распаўсюджанаму меркаванню, драўніна можа добра працаваць ва ўмовах пажару дзякуючы яе прадказальным паводзінам пры абвугленні. Пры ўздзеянні агню на паверхні ўтвараецца пласт вугалю, які ізалюе ўнутранае дрэва і запавольвае хуткасць гарэння. Гэтая характарыстыка дазваляе буйным драўляным элементам захоўваць канструктыўную цэласнасць даўжэй, чым неабароненая сталь, якая можа хутка губляць трываласць пры высокіх тэмпературах.

Вогнеўстойлівасць можа быць дадаткова павышана з дапамогай стратэгій праектавання, такіх як павелічэнне памераў канструктыўных элементаў для ўліку абвуглення або прымяненне супрацьпажарных апрацовак. Адпаведнасць супрацьпажарным нормам дасягаецца шляхам правядзення выпрабаванняў на вогнеўстойлівасць і прытрымлівання прадпісваючым патрабаванням да праектавання, выкладзеным у будаўнічых правілах.

Трываласць і ўстойлівасць да навакольнага асяроддзя

На даўгавечнасць драўніны ўплываюць такія фактары, як вільготнасць, казуркі і грыбкі. Вырабы з канструяванай драўніны вырабляюцца ў кантраляваных умовах, якія зніжаюць утрыманне вільгаці і перашкаджаюць размнажэнню арганізмаў гніення. Ахоўныя пакрыцця і кансерванты могуць павысіць устойлівасць да фактараў навакольнага асяроддзя, падоўжыць тэрмін службы драўляных канструкцый.

Акрамя таго, належная дэталь канструкцыі, напрыклад, уключэнне належнай вентыляцыі і пазбяганне вадзяных пастак, мае вырашальнае значэнне для прадухілення праблем, звязаных з вільготнасцю. Выкарыстанне бар'ераў ад вільгаці і кантраляваных дрэнажных сістэм дадаткова абараняе драўляныя кампаненты ў вышынных будынках.

Тэматычныя даследаванні шматпавярховых драўляных будынкаў

Некалькі піянерскіх праектаў па ўсім свеце паспяхова выкарыстоўвалі драўніну ў вышынным будаўніцтве, дэманструючы яе мэтазгоднасць і перавагі.

Mjøstårnet, Нарвегія

Mjøstårnet вышынёй 85,4 метра - гэта 18-павярховы шматфункцыянальны будынак у Брумунддале, Нарвегія, завершаны ў 2019 годзе. Ён адрозніваецца тым, што з'яўляецца адным з самых высокіх драўляных будынкаў у свеце. У канструкцыі выкарыстоўваюцца калоны і бэлькі з клеенага бруса, сцены і падлогі з CLT, дэманструючы магчымасці драўніны ў кантэксце вышынных будынкаў. Будынак адпавядае ўсім канструктыўным патрабаванням і патрабаванням супрацьпажарнай бяспекі, уключаючы спринклерныя сістэмы і стратэгічна размешчаныя вогнеўстойлівыя матэрыялы.

HoHo Tower, Аўстрыя

Вежа HoHo Tower у Вене - гэта 24-павярховы будынак вышынёй 84 метры, завершаны ў 2019 годзе. Дзякуючы гібрыднай канструкцыйнай сістэме, ён спалучае дрэва з бетонам для аптымізацыі прадукцыйнасці. Прыкладна 75% канструкцыі складаецца з дрэва, што значна зніжае вугляродны след будынка. Выкарыстанне гатовых драўляных модуляў дазволіла хутка пабудаваць паверх, кожныя шэсць дзён.

Brock Commons Tallwood House, Канада

Размешчаны ва Універсітэце Брытанскай Калумбіі, Brock Commons Tallwood House - гэта 18-павярховы студэнцкі дом, які быў завершаны ў 2017 годзе. У будынку выкарыстоўваецца гібрыдная сістэма з плітамі перакрыцця CLT і калонамі з клеенага бруса, якія падтрымліваюцца бетонным стрыжнем для бакавой устойлівасці. Працэс будаўніцтва быў вельмі хуткім, драўляная канструкцыя была ўзведзена ўсяго за 70 дзён. Праект прадэманстраваў значнае скарачэнне выкідаў парніковых газаў у параўнанні з традыцыйным бетонным будаўніцтвам.

Праблемы і абмежаванні

Нягледзячы на ​​прагрэс і паспяховыя праекты, неабходна вырашыць некалькі задач, каб цалкам рэалізаваць патэнцыял драўніны ў вышынным будаўніцтве.

Нарматыўныя перашкоды

Будаўнічыя нормы і правілы могуць ствараць сур'ёзныя праблемы, паколькі многія з іх былі распрацаваны з улікам традыцыйных матэрыялаў і могуць не ўлічваць інавацыйныя тэхналогіі апрацоўкі драўніны. Адсутнасць стандартызаваных рэкамендацый для драўляных шматпавярховых будынкаў патрабуе ўзгаднення канкрэтнага праекта, што можа заняць шмат часу і дорага. Вядуцца намаганні па абнаўленні кодэксаў, такіх як уключэнне ў Міжнародны будаўнічы кодэкс больш высокіх драўляных будынкаў, але шырокае прыняцце адбываецца паступова.

Успрыманне і прыняцце рынкам

Часта існуе скептыцызм адносна эксплуатацыйных характарыстык драўніны, асабліва адносна пажарабяспекі і даўгавечнасці. Інфармаванне зацікаўленых бакоў аб уласцівасцях сканструяванай драўніны і выніках навуковых даследаванняў мае вырашальнае значэнне. Дэманстрацыя паспяховых тэматычных даследаванняў і прадастаўленне празрыстых даных можа дапамагчы змяніць успрыманне і спрыяць больш шырокаму прызнанню ў галіны.

Ланцуг паставак і даступнасць матэрыялаў

Наяўнасць высакаякасных вырабаў з драўніны залежыць ад добра развітой ланцужкі паставак. У рэгіёнах, дзе такія галіны не створаны, знайсці матэрыялы можа быць складана. Інвестыцыі ў мясцовыя вытворчыя магутнасці і падрыхтоўку кваліфікаванай рабочай сілы неабходныя для падтрымкі росту драўлянага вышыннага будаўніцтва.

Інтэграцыя са сталёвай апалубкай канструкцыі будынкаў

Пры будаўніцтве шматпавярховых будынкаў часта выкарыстоўваецца гібрыдны падыход, спалучаючы драўніну з іншымі матэрыяламі, такімі як сталь і бетон. Выкарыстанне Сталёвая апалубка будаўнічых канструкцый з'яўляецца неад'емнай часткай гэтага працэсу. Сталёвая апалубка забяспечвае неабходную апору для адліўкі бетонных кампанентаў, такіх як стрыжні і падмурак, якія дапаўняюць драўляную канструкцыю.

Перавагі стальной апалубкі ў драўляных будынках

Сталёвая апалубка забяспечвае трываласць, даўгавечнасць і дакладнасць, неабходныя для высакаякаснага бетоннага пакрыцця і структурнай цэласнасці. Яго модульны характар ​​забяспечвае гібкасць канструкцыі і эфектыўную зборку і разборку. Пры будаўніцтве гібрыдных будынкаў сталёвая апалубка забяспечвае дакладнае фарміраванне бетонных элементаў, якія бесперашкодна спалучаюцца з драўлянымі кампанентамі.

Напрыклад, выкарыстанне сталёвай апалубкі для фарміравання бетонных стрыжняў павышае бакавую ўстойлівасць будынка, што асабліва важна ў вышынных канструкцыях, якія падвяргаюцца ўздзеянню ветру і сейсмічных уздзеянняў. Спалучэнне лёгкіх уласцівасцяў драўніны з масай і калянасцю бетону прыводзіць да аптымізацыі канструктыўных характарыстык.

Тэматычнае даследаванне: метады гібрыднага будаўніцтва

Пры будаўніцтве Brock Commons Tallwood House інтэграцыя драўніны з бетонам і сталлю мела ключавое значэнне. Бетонныя стрыжні былі пабудаваны з выкарыстаннем перадавых сістэм сталёвай апалубкі, якія забяспечваюць дакладнасць і трываласць канструкцыі. Затым былі эфектыўна ўсталяваны драўляныя падлогі і калоны з выкарыстаннем хуткасці зборных драўляных кампанентаў.

Супрацоўніцтва паміж рознымі будаўнічымі сістэмамі падкрэслівае важнасць сталёвай апалубкі для дасягнення неабходных допускаў і выраўноўвання, неабходных у вышынных будынках. Гэта таксама дэманструе, як Сталёвая апалубка будаўнічых канструкцый спрыяе паспяховай інтэграцыі драўніны і бетону.

Экалагічныя і эканамічныя меркаванні

Экалагічныя перавагі выкарыстання драўніны ў будаўніцтве значныя. Дрэва з'яўляецца аднаўляльным рэсурсам, і ўстойліва кіраваныя лясы могуць паглынаць вуглякіслы газ з атмасферы. Драўляныя будынкі дзейнічаюць як назапашвальнікі вугляроду, затрымліваючы вуглярод на працягу ўсяго тэрміну службы канструкцыі.

Скарачэнне вугляроднага следу

Даследаванні ацэнкі жыццёвага цыкла паказалі, што драўляныя будынкі могуць мець значна меншы вугляродны след у параўнанні з будынкамі, пабудаванымі са звычайных матэрыялаў. Вытворчасць сталі і бетону энергаёмістая і стварае значныя выкіды парніковых газаў. Замена гэтых матэрыялаў драўнінай, дзе гэта магчыма, можа спрыяць глабальным намаганням па змякчэнні наступстваў змены клімату.

Эканамічная эфектыўнасць

Папярэдняя падрыхтоўка драўляных кампанентаў прыводзіць да скарачэння часу будаўніцтва і зніжэння працоўных выдаткаў. Дакладнае выраб у кантраляваных умовах мінімізуе адходы і паляпшае якасць. Больш кароткія графікі будаўніцтва скарачаюць выдаткі на фінансаванне і дазваляюць раней засяліць, што павышае агульную эканамічную жыццяздольнасць праекта.

Больш за тое, меншая вага драўляных канструкцый можа паменшыць патрабаванні да падмурка, што прывядзе да эканоміі сродкаў, асабліва на участках з дрэнным грунтам. Лёгкасць мадыфікацыі і прыстасоўвальнасць драўляных будынкаў таксама можа падоўжыць тэрмін іх карыснага выкарыстання, забяспечваючы доўгатэрміновыя эканамічныя выгады.

Перспектывы будучыні і інавацыі

Будучыня драўніны ў вышынным будаўніцтве выглядае шматспадзеўнай, паколькі працягваюцца даследаванні і тэхналагічныя распрацоўкі, якія дазваляюць пераадолець існуючыя праблемы. Інавацыі ў матэрыялазнаўстве, такія як распрацоўка мадыфікаваных вырабаў з драўніны з палепшанымі ўласцівасцямі, пашыраюць магчымасці выкарыстання драўніны.

Тэхналагічныя дасягненні

Новыя тэхналогіі, такія як гібрыдныя драўляныя кампазіты і нанацэлюлозныя матэрыялы, забяспечваюць павышаную трываласць, даўгавечнасць і вогнеўстойлівасць. Інструменты лічбавага праектавання і інфармацыйнае мадэляванне будынкаў (BIM) палягчаюць планаванне і каардынацыю складаных драўляных канструкцый, зніжаючы колькасць памылак і аптымізуючы выкарыстанне рэсурсаў.

Палітыка і стандартызацыя

Набірае абароты работа па абнаўленні будаўнічых нормаў і распрацоўцы міжнародных стандартаў драўлянага вышыннага будаўніцтва. Супрацоўніцтва паміж зацікаўленымі бакамі галіны, даследчыкамі і рэгулюючымі органамі мае важнае значэнне для вызначэння кіруючых прынцыпаў, якія забяспечваюць бяспеку пры прасоўванні інавацый.

Адукацыя і навучанне

Інвестыцыі ў адукацыйныя і навучальныя праграмы для архітэктараў, інжынераў і будаўнічых спецыялістаў маюць вырашальнае значэнне. Пашырэнне ведаў і навыкаў, звязаных з праектаваннем і будаўніцтвам драўніны, будзе падтрымліваць рост галіны і спрыяць прыняццю перадавой практыкі.

Заключэнне

У заключэнне можна сказаць, што драўніна стала жыццяздольным матэрыялам для вышыннага будаўніцтва дзякуючы значным дасягненням у галіне вырабаў з дрэва і будаўнічых тэхналогій. Нягледзячы на ​​тое, што застаюцца праблемы, асабліва ў дачыненні да нарматыўнай базы і прызнання на рынку, паспяховыя праекты ва ўсім свеце дэманструюць патэнцыял драўніны. Інтэграцыя ўзаемадапаўняльных сістэм, такіх як Сталёвая апалубка для будаўнічых канструкцый павышае эфектыўнасць будаўніцтва і характарыстыкі канструкцыі.

Экалагічныя і эканамічныя перавагі драўніны ў спалучэнні з яе характарыстыкамі робяць яе прывабным варыянтам для ўстойлівага развіцця гарадоў. Паколькі галіна працягвае ўкараняць інавацыі і вырашаць існуючыя праблемы, драўніна гатовая адыграць значную ролю ў фарміраванні абрысаў будучыні.