Може ли дървеният материал да се използва за сгради с високи сгради?

Въведение

Дървесината е основен строителен материал от хилядолетия, ценен заради неговата наличност, обработваемост и естествена естетика. Традиционно използването му е ограничено до ниски структури поради ограничения в силата и устойчивостта на факторите на околната среда. Въпреки това, появата на инженерни дървени продукти и съвременни строителни техники революционизира потенциалните приложения на дървен материал. Належащият въпрос за архитекти, инженери и строители днес е: може ли да се използва дървен материал за сгради с високи сгради? Тази статия се задълбочава в осъществимостта на дървения материал като основен материал при високо конструкция, изследвайки напредъка в технологията на дървото, структурните съображения, регулаторните предизвикателства и интегрирането на допълващи се системи като Строителна конструкция стоманена форма.

Историческа перспектива на дървения материал в строителството

През цялата история дървеният материал е бил крайъгълен камък в строителството в различни култури. От традиционните японски пагоди, които са издържали на земетресения от векове, до къщите с рамка на дървен материал в Европа, Ууд демонстрира забележителна устойчивост при правилно използване. Тези исторически структури показват дълголетието и издръжливостта на дървения материал, когато са проектирани и поддържани по подходящ начин. Ограниченията на традиционния дървен материал, като чувствителност към пожар, разпадане и ограничен структурен капацитет, исторически са ограничили използването му в приложения с висок етаж.

Напредък в технологията за дървен материал

21 -ви век е свидетел на значителен напредък в технологията за дървен материал, особено с развитието на инженерни дървени продукти. Тези иновации се занимават с традиционните ограничения на дървения материал, подобряват структурните му възможности и разширяват пригодността си за по -големи и по -високи структури.

Крос-ламиниран дървен материал (CLT)

Крос-ламинираният дървен материал е революционен продукт, състоящ се от множество слоеве от твърди дъски за дървен материал, подредени напречно и се свързват заедно със структурни лепила. Това кръстосано ламинация осигурява стабилност, здравина и твърдост, което прави CLT панелите идеални за стени, подове и покриви както в жилищни, така и в търговски сгради. Проучванията показват, че CLT панелите проявяват отлични сеизмични показатели поради лекото си тегло и гъвкавост, което ги прави подходящи за използване в предразположените към земетресението региони.

Топлинните характеристики на CLT са друго значително предимство. Естествените изолационни свойства на Wood допринасят за енергийно ефективни сгради, намалявайки разходите за отопление и охлаждане. Освен това, CLT панелите могат да бъдат сглобяеми извън сайта с висока точност, намалявайки времето на строителството и разходите за труд.

Залепен ламиниран дървен материал (Glulam)

Залепеният ламиниран дървен материал, обикновено известен като Glulam, е инженерен дървен продукт, състоящ се от множество слоеве от оразмерен дървен материал, свързан заедно с трайни, устойчиви на влага лепила. Глуламните греди са универсални и могат да се произвеждат в различни форми и размери, включително криви и арки, предлагащи на архитектите значителна гъвкавост на дизайна. Коефициентът на високо якост към тегло на Glulam позволява по-дълги разстояния без междинни опори, което е изгодно в дизайните на отворен план, често наблюдавани в съвременните сгради с високи сгради.

Изследванията показват, че глуламните лъчи могат да постигнат якост, сравнима с или дори да надминат тази на стоманата, когато се измерват по отношение на якостта на единица тегло. Това прави Glulam атрактивен вариант за структурни елементи при конструкция с висока мощност, особено когато се комбинира с други материали в хибридни системи.

Структурни свойства и производителност

Жизнеспособността на дървения материал във високи сгради зависи от неговите структурни показатели при различни натоварвания и условия. Ключовите свойства включват здравина, скованост, пожарна устойчивост и издръжливост.

Сила и скованост

Продуктите за инженерни дървесина предлагат подобрени механични свойства поради намаляването на естествените несъвършенства. Дефекти като възли и неравномерно зърно се свеждат до минимум чрез производствения процес, което води до по -равномерни и предвидими показатели. Съвременните техники за оценяване на силата, включително машинно оценяване на стрес и акустична оценка, гарантират, че компонентите на дървения материал отговарят на строги стандарти.

Проучванията показват, че CLT и Glulam могат ефективно да носят натоварванията, свързани с високи сгради. Например, проучване, публикувано в Journal of Structural Engineering, подчерта, че панелите на CLT проявяват висока якост на равнина и извън равнината, което ги прави подходящи за носещи стени и диафрагми в многоетажни структури.

Огнена съпротива

Противно на често срещаните възприятия, дървеният материал може да се представи добре при пожарни условия поради предвидимото си поведение на орих. Когато се излага на огън, на повърхността се образува слой, изолирайки вътрешното дърво и забавя скоростта на горене. Тази характеристика позволява на големите членове на дървения материал да поддържат структурната цялост по -дълго от незащитената стомана, която може бързо да загуби здравина при високи температури.

Пожарната съпротива може да бъде допълнително подобрена чрез дизайнерски стратегии, като например огромни структурни елементи, за да се отчита омагьосването или прилагането на огнестрелни лечения. Спазването на пожарните кодове се постига чрез извършване на тестове за пожарна съпротива и спазване на изискванията за предписание на дизайна, очертани в строителните разпоредби.

Издръжливост и устойчивост на околната среда

Издръжливостта на дървения материал се влияе от фактори като влага, насекоми и гъбички. Инженерните дървени продукти се произвеждат при контролирани условия, намалявайки съдържанието на влага и инхибира растежа на гниещите организми. Защитните покрития и консервантите могат да повишат устойчивостта на факторите на околната среда, като удължават живота на структурите на дървения материал.

Освен това, правилното детайлизиране на дизайна, като например включване на адекватна вентилация и избягване на капани за вода, е от решаващо значение за предотвратяване на проблеми, свързани с влагата. Използването на бариери за влага и контролирани дренажни системи допълнително защитава компонентите на дървения материал във високи сгради.

Казуси на сгради с висок ръчен дървен материал

Няколко пионерски проекта по света успешно са използвали дървен материал при високо строителство, демонстрирайки нейната осъществимост и ползи.

Mjøstårnet, Норвегия

Стоейки на 85,4 метра, Mjøstårnet е 18-етажна сграда със смесена употреба в Брумунддал, Норвегия, завършена през 2019 г. Тя съдържа отличието, че е една от най-високите сгради на дървен материал в света. Структурата използва Glulam колони и греди, CLT стени и подове, като показва възможностите на дървен материал във висок контекст. Сградата отговаря на всички изисквания за структурна и пожарна безопасност, включващи спринклерни системи и стратегически поставени пожароустойчиви материали.

Hoho Tower, Австрия

Кулата Hoho във Виена е 24-етажна сграда, достигаща 84 метра височина, завършена през 2019 г., включваща хибридна строителна система, тя съчетава дървен материал с бетон за оптимизиране на работата. Приблизително 75% от конструкцията е дървен материал, намалявайки значително въглеродния отпечатък на сградата. Използването на сглобяеми дървени модули позволява бързо изграждане, като един етаж се завършва на всеки шест дни.

Brock Commons Tallwood House, Канада

Разположена в Университета на Британска Колумбия, Brock Commons Tallwood House е 18-етажна студентски резиденция, завършена през 2017 г. Сградата използва хибридна система с плочи на пода и колони Glulam, поддържана от бетонна сърцевина за странична стабилност. Процесът на строителство беше забележително бърз, като структурата на дървения материал е издигната само за 70 дни. Проектът демонстрира значително намаляване на емисиите на парникови газове в сравнение с традиционната бетонна конструкция.

Предизвикателства и ограничения

Въпреки напредъка и успешните проекти, трябва да бъдат разгледани няколко предизвикателства, за да се реализира изцяло потенциала на дървения материал при високо строителство.

Регулаторни препятствия

Строителните норми и разпоредби могат да представляват значителни предизвикателства, тъй като мнозина са разработени с традиционните материали в ума и може да не приспособят иновативните технологии за дървен материал. Липсата на стандартизирани насоки за сгради с високи сгради от дървен материал изисква специфични за проекта одобрения, което може да отнеме време и скъпо. В ход са усилия за актуализиране на кодове, като например включването на Международния строителен код за по -високи масови сгради от дървен материал, но широкото приемане е постепенно.

Възприятие и приемане на пазара

Често има скептицизъм по отношение на представянето на дървен материал, особено по отношение на пожарната безопасност и издръжливостта. Обучението на заинтересованите страни относно свойствата на инженерната дървесина и резултатите от научните изследвания е от решаващо значение. Демонстрирането на успешни казуси и предоставянето на прозрачни данни може да помогне за изместване на възприятията и да насърчи по -широкото приемане в индустрията.

Верига на доставките и наличност на материали

Наличието на висококачествени инженерни дървени продукти зависи от добре развитата верига за доставки. В региони, където такива индустрии не са установени, материалите за снабдяване могат да бъдат предизвикателни. Инвестицията в местни производствени съоръжения и обучение на квалифицирана работна ръка е необходима за подпомагане на растежа на високото строителство на дървен материал.

Интеграция със строителна стоманена форма на стомана

Изграждането на високи сгради често се възползва от хибриден подход, съчетаващ дървен материал с други материали като стомана и бетон. Използването на Стоманената форма на строителството на сградата е неразделна част от този процес. Стоманената форма осигурява необходимата поддръжка за леене на бетонни компоненти, като ядра и основи, които допълват структурата на дървения материал.

Предимства на стоманената форма в сгради от дървен материал

Стоманената форма предлага здравина, издръжливост и прецизност, които са от съществено значение за висококачествените бетонни облицовки и структурната цялост. Неговата модулна природа позволява гъвкавост в дизайна и ефективното сглобяване и разглобяване. При конструирането на хибридни сгради, стоманената форма на формата гарантира точното образуване на бетонни елементи, които се свързват безпроблемно с компоненти на дървен материал.

Например, използването на стоманена форма при формиране на бетонни ядра повишава страничната стабилност на сградата, което е особено важно при високи конструкции, подложени на вятърни и сеизмични сили. Комбинацията от леки свойства на дървен материал с маса и скованост на бетона води до оптимизирани структурни показатели.

Казус: Хибридни техники за изграждане

При изграждането на Brock Commons Tallwood House интеграцията на дървен материал с бетон и стомана беше основна. Бетонните ядра са конструирани с помощта на усъвършенствани системи от стоманени форми, гарантиращи прецизност и структурна устойчивост. След това подовете и колоните от дървен материал бяха ефективно инсталирани, като се възползват от скоростта на сглобяемите компоненти на дървения материал.

Сътрудничеството между различните строителни системи подчертава значението на стоманената форма за постигане на необходимите допустими отклонения и подравняване, необходими при сгради с високи сгради. Освен това демонстрира как Стоманената конструкция на строителната конструкция допринася за успешната интеграция на дървен материал и бетон.

Екологични и икономически съображения

Ползите от околната среда от използването на дървен материал в строителството са значителни. Дървесината е възобновяем ресурс и устойчиво управляваните гори могат да се отделят въглероден диоксид от атмосферата. Сградите от дървен материал действат като магазини за въглерод, заключвайки въглерод за живота на конструкцията.

Намаляване на въглеродния отпечатък

Проучванията за оценка на жизнения цикъл показват, че сградите на дървен материал могат да имат значително по -нисък въглероден отпечатък в сравнение с тези, изградени с конвенционални материали. Производството на стомана и бетон е енергийно интензивно и генерира значителни емисии на парникови газове. Замяната на тези материали с дървен материал, където осъществимото може да допринесе за глобалните усилия за смекчаване на изменението на климата.

Икономическа ефективност

Сглобяването на компонентите на дървения материал води до по -бързо време на строителство и намалени разходи за труд. Прецизното производство в контролирани среди минимизира отпадъците и подобрява качеството. По -кратките графици на строителството намаляват разходите за финансиране и позволяват по -ранна заетост, подобрявайки общата икономическа жизнеспособност на проекта.

Освен това, по -лекото тегло на структурите на дървен материал може да намали изискванията за основата, което води до икономия на разходи, особено в обекти с лоши почвени условия. Лесността на модификация и адаптивност на сградите от дървен материал също може да разшири полезния си живот, осигурявайки дългосрочни икономически ползи.

Бъдещи перспективи и иновации

Бъдещето на дървен материал в строителството с висока мощност изглежда обещаващо, като текущите изследвания и технологичните разработки са готови да преодолеят съществуващите предизвикателства. Иновациите в науката за материалите, като разработването на модифицирани дървени продукти с подобрени имоти, разширяват възможностите за употреба на дървен материал.

Технологичен напредък

Възникващите технологии като хибридни композити от дървен материал и наноцелулозни материали предлагат подобрена якост, издръжливост и пожарна устойчивост. Инструментите за цифров дизайн и моделирането на информацията за сградата (BIM) улесняват планирането и координацията на структурите на сложните дървени структури, намалявайки грешките и оптимизиране на използването на ресурсите.

Политика и стандартизация

Усилията за актуализиране на строителните норми и разработване на международни стандарти за строителство на дървен материал с висока мощност набира скорост. Сътрудничеството между заинтересованите страни, изследователите и регулаторните органи на индустрията е от съществено значение за установяване на насоки, които гарантират безопасността, като същевременно насърчават иновациите.

Образование и обучение

Инвестирането в програми за образование и обучение за архитекти, инженери и строителни специалисти е от решаващо значение. Подобряването на знанията и уменията, свързани с дизайна и строителството на дървен материал, ще подкрепи растежа на индустрията и ще насърчи приемането на най -добрите практики.

Заключение

В заключение, дървеният материал се очертава като жизнеспособен материал за високо строителство, благодарение на значителния напредък в инженерните дървени продукти и строителните технологии. Докато предизвикателствата остават, особено по отношение на регулаторните рамки и приемането на пазара, успешните проекти по целия свят демонстрират потенциала на дървен материал. Интегрирането на допълващи се системи, като Строителна конструкция стоманена кофраж , повишава ефективността на строителството и структурните характеристики.

Екологичните и икономическите ползи от дървения материал, съчетани с неговите възможности за изпълнение, го правят привлекателен вариант за устойчиво градско развитие. Тъй като индустрията продължава да иновации и да се занимава с съществуващите предизвикателства, дървеният материал е готов да играе значителна роля за оформянето на скилините на бъдещето.