มุมมอง: 0 ผู้แต่ง: ไซต์บรรณาธิการเผยแพร่เวลา: 2025-01-06 Origin: เว็บไซต์
Timber เป็นวัสดุก่อสร้างที่จำเป็นสำหรับพันปีซึ่งมีค่าสำหรับความพร้อมใช้งานความสามารถในการใช้งานและความงามตามธรรมชาติ ตามเนื้อผ้าการใช้งานของมันถูก จำกัด อยู่ที่โครงสร้างแนวราบเนื่องจากข้อ จำกัด ในความแข็งแรงและความต้านทานต่อปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตามการถือกำเนิดของผลิตภัณฑ์ไม้วิศวกรรมและเทคนิคการก่อสร้างที่ทันสมัยได้ปฏิวัติแอพพลิเคชั่นที่มีศักยภาพของไม้ คำถามเร่งด่วนสำหรับสถาปนิกวิศวกรและผู้สร้างวันนี้คือ: ไม้สามารถใช้สำหรับอาคารสูงได้หรือไม่? บทความนี้นำเสนอความเป็นไปได้ของไม้ในฐานะวัสดุหลักในการก่อสร้างสูงสำรวจความก้าวหน้าในเทคโนโลยีไม้การพิจารณาเชิงโครงสร้างความท้าทายด้านกฎระเบียบและการบูรณาการระบบเสริมเช่น อาคารก่อสร้างเหล็ก.
ตลอดประวัติศาสตร์ไม้เป็นรากฐานที่สำคัญของการก่อสร้างในวัฒนธรรมที่หลากหลาย จากเจดีย์ญี่ปุ่นแบบดั้งเดิมซึ่งมีแผ่นดินไหวมานานหลายศตวรรษจนถึงบ้านที่มีกรอบไม้ของยุโรปไม้แสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นที่น่าทึ่งเมื่อใช้อย่างเหมาะสม โครงสร้างทางประวัติศาสตร์เหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความยาวและความทนทานของไม้เมื่อออกแบบและบำรุงรักษาอย่างเหมาะสม อย่างไรก็ตามข้อ จำกัด ของไม้แบบดั้งเดิมเช่นความอ่อนแอต่อการยิงการสลายตัวและความสามารถของโครงสร้างที่ จำกัด ได้ จำกัด การใช้งานในอดีตในการใช้งานสูง
ศตวรรษที่ 21 ได้เห็นความก้าวหน้าที่สำคัญในเทคโนโลยีไม้โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการพัฒนาผลิตภัณฑ์ไม้วิศวกรรม นวัตกรรมเหล่านี้ระบุถึงข้อ จำกัด ดั้งเดิมของไม้เพิ่มขีดความสามารถของโครงสร้างและขยายความเหมาะสมสำหรับโครงสร้างที่ใหญ่ขึ้นและสูงขึ้น
Cross-Laminated Timber เป็นผลิตภัณฑ์ที่ปฏิวัติวงการซึ่งประกอบด้วยแผงไม้ไม้หลายชั้นวางเรียงซ้อนกันตามขวางและผูกมัดพร้อมกับกาวโครงสร้าง การเชื่อมโยงข้ามนี้ให้ความมั่นคงความแข็งแรงและความแข็งแกร่งทำให้แผง CLT เหมาะสำหรับผนังพื้นและหลังคาทั้งในอาคารที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าแผง CLT แสดงประสิทธิภาพการเกิดแผ่นดินไหวที่ยอดเยี่ยมเนื่องจากน้ำหนักเบาและความยืดหยุ่นทำให้เหมาะสำหรับใช้ในภูมิภาคที่เกิดแผ่นดินไหว
ประสิทธิภาพความร้อนของ CLT เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญอีกประการหนึ่ง คุณสมบัติฉนวนตามธรรมชาติของไม้มีส่วนช่วยในการสร้างอาคารที่ประหยัดพลังงานลดค่าใช้จ่ายความร้อนและค่าใช้จ่ายในการทำความเย็น นอกจากนี้แผงควบคุม CLT สามารถทำล่วงหน้านอกสถานที่ด้วยความแม่นยำสูงลดเวลาการก่อสร้างและต้นทุนแรงงาน
ไม้ลามิเนตที่ติดกาวซึ่งเป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่า Glulam เป็นผลิตภัณฑ์ไม้วิศวกรรมซึ่งประกอบด้วยไม้หลายชั้นที่ถูกยึดติดพร้อมกับกาวที่ทนทานและทนต่อความชื้น คาน Glulam มีความหลากหลายและสามารถผลิตได้ในรูปทรงและขนาดต่าง ๆ รวมถึงเส้นโค้งและโค้งนำเสนอสถาปนิกที่มีความยืดหยุ่นในการออกแบบอย่างมาก อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงของ Glulam ช่วยให้มีช่วงเวลาที่ยาวนานขึ้นโดยไม่ต้องรองรับระดับกลางซึ่งเป็นข้อได้เปรียบในการออกแบบแบบเปิดโล่งซึ่งมักจะเห็นได้ในอาคารสูงที่ทันสมัย
การวิจัยชี้ให้เห็นว่าคาน Glulam สามารถบรรลุความแข็งแรงเทียบเคียงได้หรือแม้กระทั่งเหนือกว่าของเหล็กเมื่อวัดในแง่ของความแข็งแรงต่อน้ำหนักหน่วย สิ่งนี้ทำให้ Glulam เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับองค์ประกอบโครงสร้างในการก่อสร้างสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อรวมกับวัสดุอื่น ๆ ในระบบไฮบริด
ความมีชีวิตของไม้ในอาคารสูงนั้นขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของโครงสร้างภายใต้โหลดและเงื่อนไขต่าง ๆ คุณสมบัติที่สำคัญ ได้แก่ ความแข็งแรงความแข็งความต้านทานไฟและความทนทาน
ผลิตภัณฑ์ไม้ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมนำเสนอคุณสมบัติเชิงกลที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการลดความไม่สมบูรณ์ตามธรรมชาติ ข้อบกพร่องเช่นนอตและเมล็ดที่ไม่สม่ำเสมอจะลดลงผ่านกระบวนการผลิตส่งผลให้ประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอและคาดการณ์ได้มากขึ้น เทคนิคการให้คะแนนความแข็งแรงที่ทันสมัยรวมถึงการจัดอันดับความเครียดของเครื่องและการประเมินอคูสติกทำให้มั่นใจได้ว่าส่วนประกอบไม้เป็นไปตามมาตรฐานที่เข้มงวด
การศึกษาได้แสดงให้เห็นว่า CLT และ GLULAM สามารถรับภาระที่เกี่ยวข้องกับอาคารสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่นการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสารวิศวกรรมโครงสร้างเน้นว่าแผง CLT มีความแข็งแรงสูงในระนาบและความแข็งแรงนอกระนาบทำให้เหมาะสำหรับผนังที่รับน้ำหนักและไดอะแฟรมในโครงสร้างหลายชั้น
ตรงกันข้ามกับการรับรู้ร่วมกันไม้สามารถทำงานได้ดีภายใต้สภาวะไฟเนื่องจากพฤติกรรมการเรียกเก็บเงินที่คาดการณ์ได้ เมื่อสัมผัสกับไฟเลเยอร์ถ่านจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวฉนวนไม้ภายในและชะลออัตราการเผาไหม้ ลักษณะนี้ช่วยให้สมาชิกไม้ขนาดใหญ่สามารถรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างได้นานกว่าเหล็กที่ไม่มีการป้องกันซึ่งอาจสูญเสียความแข็งแรงอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูง
การต้านทานไฟสามารถปรับปรุงเพิ่มเติมผ่านกลยุทธ์การออกแบบเช่นองค์ประกอบโครงสร้างที่มีขนาดใหญ่กว่าเพื่อบัญชีสำหรับการ Charring หรือการใช้การรักษาด้วยไฟ การปฏิบัติตามรหัสดับเพลิงนั้นทำได้โดยการทดสอบความต้านทานอัคคีภัยและปฏิบัติตามข้อกำหนดการออกแบบที่กำหนดไว้ในกฎระเบียบอาคาร
ความทนทานของไม้ได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่าง ๆ เช่นความชื้นแมลงและเชื้อรา ผลิตภัณฑ์ไม้วิศวกรรมผลิตขึ้นภายใต้สภาวะควบคุมลดปริมาณความชื้นและยับยั้งการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตที่สลายตัว การเคลือบป้องกันและสารกันบูดสามารถเพิ่มความต้านทานต่อปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมขยายอายุการใช้งานของโครงสร้างไม้
นอกจากนี้รายละเอียดการออกแบบที่เหมาะสมเช่นการรวมการระบายอากาศที่เพียงพอและหลีกเลี่ยงกับดักน้ำเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความชื้น การใช้อุปสรรคความชื้นและระบบระบายน้ำที่ควบคุมได้ช่วยปกป้องส่วนประกอบไม้ในอาคารสูง
โครงการบุกเบิกหลายโครงการทั่วโลกประสบความสำเร็จในการใช้ไม้ในการก่อสร้างสูงแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้และผลประโยชน์
ยืนอยู่ที่ 85.4 เมตรMjøstårnetเป็นอาคารผสมแบบผสม 18 ชั้นใน Brumunddal ประเทศนอร์เวย์เสร็จสมบูรณ์ในปี 2562 มันมีความแตกต่างของการเป็นหนึ่งในอาคารไม้ที่สูงที่สุดในโลก โครงสร้างใช้คอลัมน์ Glulam และคานผนัง CLT และพื้นแสดงความสามารถของไม้ในบริบทที่สูง อาคารมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของโครงสร้างและอัคคีภัยโดยรวมระบบสปริงเกอร์และวัสดุที่ทนไฟได้อย่างมีกลยุทธ์
หอคอย Hoho ในเวียนนาเป็นอาคาร 24 ชั้นที่มีความสูง 84 เมตรเสร็จสมบูรณ์ในปี 2562 มีระบบการก่อสร้างไฮบริดซึ่งรวมไม้กับคอนกรีตเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ประมาณ 75% ของโครงสร้างเป็นไม้ลดปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของอาคารอย่างมีนัยสำคัญ การใช้โมดูลไม้สำเร็จรูปที่ได้รับอนุญาตสำหรับการก่อสร้างอย่างรวดเร็วโดยมีชั้นหนึ่งเสร็จสมบูรณ์ทุก ๆ หกวัน
Brock Commons Tallwood House ตั้งอยู่ที่มหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบียเป็นที่พักนักศึกษา 18 ชั้นที่เสร็จสมบูรณ์ในปี 2560 อาคารใช้ระบบไฮบริดที่มีแผ่นพื้น CLT และคอลัมน์ Glulam ซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยแกนคอนกรีตเพื่อความเสถียรด้านข้าง กระบวนการก่อสร้างนั้นรวดเร็วอย่างน่าทึ่งด้วยโครงสร้างไม้ที่สร้างขึ้นในเวลาเพียง 70 วัน โครงการแสดงให้เห็นถึงการลดลงอย่างมีนัยสำคัญในการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเมื่อเทียบกับการก่อสร้างคอนกรีตแบบดั้งเดิม
แม้จะมีความก้าวหน้าและโครงการที่ประสบความสำเร็จ แต่ความท้าทายหลายประการจะต้องได้รับการแก้ไขเพื่อให้ตระหนักถึงศักยภาพของไม้ในการก่อสร้างสูง
รหัสอาคารและกฎระเบียบสามารถก่อให้เกิดความท้าทายที่สำคัญเนื่องจากหลายคนได้รับการพัฒนาด้วยวัสดุดั้งเดิมในใจและอาจไม่รองรับเทคโนโลยีไม้นวัตกรรม การขาดแนวทางที่ได้มาตรฐานสำหรับอาคารสูงของไม้จำเป็นต้องได้รับการอนุมัติเฉพาะโครงการซึ่งอาจใช้เวลานานและมีค่าใช้จ่ายสูง ความพยายามกำลังดำเนินการเพื่ออัปเดตรหัสเช่นการรวมรหัสอาคารระหว่างประเทศของอาคารไม้มวลสูงขึ้น แต่การยอมรับอย่างกว้างขวางนั้นค่อยเป็นค่อยไป
มักจะมีความสงสัยเกี่ยวกับประสิทธิภาพของไม้โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับความปลอดภัยของอัคคีภัยและความทนทาน การให้ความรู้แก่ผู้มีส่วนได้ส่วนเสียเกี่ยวกับคุณสมบัติของไม้วิศวกรรมและผลการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เป็นสิ่งสำคัญ การแสดงกรณีศึกษาที่ประสบความสำเร็จและการให้ข้อมูลที่โปร่งใสสามารถช่วยเปลี่ยนการรับรู้และส่งเสริมการยอมรับที่กว้างขึ้นภายในอุตสาหกรรม
ความพร้อมใช้งานของผลิตภัณฑ์ไม้วิศวกรรมคุณภาพสูงขึ้นอยู่กับห่วงโซ่อุปทานที่ได้รับการพัฒนามาอย่างดี ในภูมิภาคที่ไม่ได้จัดตั้งอุตสาหกรรมดังกล่าววัสดุการจัดหาอาจเป็นสิ่งที่ท้าทาย การลงทุนในโรงงานผลิตในท้องถิ่นและการฝึกอบรมแรงงานที่มีทักษะเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อสนับสนุนการเติบโตของการก่อสร้างอาคารสูง
การก่อสร้างอาคารสูงมักจะได้รับประโยชน์จากวิธีการไฮบริดรวมไม้กับวัสดุอื่น ๆ เช่นเหล็กและคอนกรีต การใช้ การก่อสร้างอาคารเหล็กก่อสร้าง เป็นส่วนประกอบสำคัญในกระบวนการนี้ แบบหล่อเหล็กให้การสนับสนุนที่จำเป็นสำหรับการหล่อส่วนประกอบคอนกรีตเช่นแกนและฐานรากซึ่งเสริมโครงสร้างไม้
รูปแบบเหล็กนำเสนอความแข็งแรงความทนทานและความแม่นยำซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการตกแต่งคอนกรีตคุณภาพสูงและความสมบูรณ์ของโครงสร้าง ธรรมชาติของมันช่วยให้มีความยืดหยุ่นในการออกแบบและการประกอบที่มีประสิทธิภาพและการถอดชิ้นส่วน เมื่อสร้างอาคารไฮบริดรูปแบบเหล็กทำให้มั่นใจได้ว่าการก่อตัวขององค์ประกอบคอนกรีตที่แม่นยำซึ่งเชื่อมต่อกับส่วนประกอบไม้อย่างราบรื่น
ตัวอย่างเช่นการใช้รูปแบบเหล็กในการสร้างแกนคอนกรีตช่วยเพิ่มเสถียรภาพด้านข้างของอาคารซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในโครงสร้างสูงภายใต้แรงลมและแรงไหวสะเทือน การรวมกันของคุณสมบัติที่มีน้ำหนักเบาของไม้กับมวลและความแข็งของคอนกรีตส่งผลให้ประสิทธิภาพของโครงสร้างที่ดีที่สุด
ในการก่อสร้าง Brock Commons Tallwood House การรวมกันของไม้กับคอนกรีตและเหล็กเป็นหัวใจสำคัญ แกนคอนกรีตถูกสร้างขึ้นโดยใช้ระบบหล่อเหล็กขั้นสูงเพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยำและความทนทานของโครงสร้าง จากนั้นพื้นและคอลัมน์ไม้ได้ถูกติดตั้งอย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้ประโยชน์จากความเร็วของส่วนประกอบไม้สำเร็จรูป
การทำงานร่วมกันระหว่างระบบการก่อสร้างที่แตกต่างกันเน้นถึงความสำคัญของรูปแบบเหล็กในการบรรลุเป้าหมายที่จำเป็นและการจัดตำแหน่งที่จำเป็นในอาคารสูง นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าอย่างไร การก่อสร้างเหล็กก่อสร้างแบบหล่อ มีส่วนช่วยในการบูรณาการที่ประสบความสำเร็จของไม้และคอนกรีต
ประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมของการใช้ไม้ในการก่อสร้างมีความสำคัญ ไม้เป็นทรัพยากรทดแทนและป่าที่มีการจัดการอย่างยั่งยืนสามารถแยกคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศ อาคารไม้ทำหน้าที่เป็นร้านค้าคาร์บอนล็อคคาร์บอนสำหรับชีวิตของโครงสร้าง
การศึกษาการประเมินวัฏจักรชีวิตแสดงให้เห็นว่าอาคารไม้สามารถมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ต่ำกว่าอย่างมากเมื่อเทียบกับที่สร้างด้วยวัสดุทั่วไป การผลิตเหล็กและคอนกรีตนั้นใช้พลังงานมากและสร้างการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญ การเปลี่ยนวัสดุเหล่านี้ด้วยไม้ซึ่งเป็นไปได้สามารถนำไปสู่ความพยายามระดับโลกเพื่อลดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
การทำส่วนประกอบส่วนประกอบไม้นำไปสู่เวลาการก่อสร้างที่เร็วขึ้นและลดต้นทุนแรงงาน การผลิตที่แม่นยำในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมช่วยลดของเสียและปรับปรุงคุณภาพ ตารางการก่อสร้างที่สั้นลงลดค่าใช้จ่ายทางการเงินและอนุญาตให้มีการเข้าพักก่อนหน้านี้เพิ่มความสามารถในการใช้งานทางเศรษฐกิจโดยรวมของโครงการ
ยิ่งไปกว่านั้นน้ำหนักที่เบากว่าของโครงสร้างไม้สามารถลดความต้องการของมูลนิธินำไปสู่การประหยัดต้นทุนโดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีสภาพดินที่ไม่ดี ความสะดวกในการปรับเปลี่ยนและการปรับตัวของอาคารไม้ยังสามารถยืดอายุการใช้งานได้ซึ่งให้ประโยชน์ทางเศรษฐกิจในระยะยาว
อนาคตของไม้ซุงในการก่อสร้างสูงมีแนวโน้มที่จะมีแนวโน้มด้วยการวิจัยอย่างต่อเนื่องและการพัฒนาทางเทคโนโลยีพร้อมที่จะเอาชนะความท้าทายที่มีอยู่ นวัตกรรมด้านวิทยาศาสตร์วัสดุเช่นการพัฒนาผลิตภัณฑ์ไม้ดัดแปลงพร้อมคุณสมบัติที่เพิ่มขึ้นกำลังขยายความเป็นไปได้ของการใช้ไม้
เทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่เช่นคอมโพสิตไม้ไฮบริดและวัสดุนาโน-เซลลูโลสนำเสนอความแข็งแรงที่ดีขึ้นความทนทานและความต้านทานไฟ เครื่องมือออกแบบดิจิตอลและการสร้างแบบจำลองข้อมูลอาคาร (BIM) ช่วยให้การวางแผนและการประสานงานโครงสร้างไม้ที่ซับซ้อนลดข้อผิดพลาดและการใช้ทรัพยากรให้เหมาะสมที่สุด
ความพยายามในการอัปเดตรหัสอาคารและพัฒนามาตรฐานสากลสำหรับการก่อสร้างระดับสูงของไม้กำลังได้รับแรงผลักดัน การทำงานร่วมกันระหว่างผู้มีส่วนได้ส่วนเสียในอุตสาหกรรมนักวิจัยและหน่วยงานกำกับดูแลเป็นสิ่งจำเป็นในการกำหนดแนวทางที่รับประกันความปลอดภัยในขณะที่ส่งเสริมนวัตกรรม
การลงทุนในโปรแกรมการศึกษาและการฝึกอบรมสำหรับสถาปนิกวิศวกรและผู้เชี่ยวชาญด้านการก่อสร้างเป็นสิ่งสำคัญ การเสริมสร้างความรู้และทักษะที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบไม้และการก่อสร้างจะสนับสนุนการเติบโตของอุตสาหกรรมและส่งเสริมการใช้แนวปฏิบัติที่ดีที่สุด
โดยสรุปไม้ได้กลายเป็นวัสดุที่มีศักยภาพสำหรับการก่อสร้างสูงเนื่องจากความก้าวหน้าที่สำคัญในผลิตภัณฑ์ไม้วิศวกรรมและเทคโนโลยีการก่อสร้าง ในขณะที่ความท้าทายยังคงอยู่โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับกรอบการกำกับดูแลและการยอมรับของตลาดโครงการที่ประสบความสำเร็จทั่วโลกแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของไม้ การรวมระบบเสริมเช่น อาคารก่อสร้างแบบหล่อเหล็ก ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการก่อสร้างและประสิทธิภาพเชิงโครงสร้าง
ผลประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจของไม้รวมกับความสามารถในการปฏิบัติงานทำให้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับการพัฒนาเมืองที่ยั่งยืน ในขณะที่อุตสาหกรรมยังคงสร้างสรรค์สิ่งใหม่ ๆ และจัดการกับความท้าทายที่มีอยู่ไม้ไม้จึงมีบทบาทสำคัญในการสร้างสกายไลน์แห่งอนาคต