来源：ImpactStudio（ID：IS_impactstudio）
说起木结构建筑，大家就会想到悠久的历史建筑，想到那些具有年代感的设计。然而在这个崇尚环保低碳的社会，木制结构其实也成为了众多建筑师们推崇的未来设计方向。这种降低二氧化碳生成量、减少劳动成本的传统建筑形式，经过现代科技的优化，甚至在大型综合体、摩天大楼的项目中都可以得到运用。那么将这种传统的取材和建造方式如何运用在自己的项目中，来达到未来可持续的建筑要求呢？
今天让我们一起来探索一下木制建筑在现代设计中的体现，以及如何运用到作品集中吧！
现代木材料的特点
木结构建筑的重量是混凝土建筑的20%，所以重力负荷大大降低了。在大多数大型现代建筑中，钢通常用于形成主要的内部支撑或加固混凝土。我们依赖混凝土和钢材来建造从房屋到体育场馆的一切东西，付出了严重的环境代价。混凝土的排放量占全球二氧化碳排放量的4-8%。木材不仅从大气中吸收的二氧化碳比它通过制造过程所增加的要多，而且通过取代混凝土或钢铁等碳密集型材料，对降低二氧化碳的贡献也增加了一倍。
CLT（cross-laminated timber），正交胶合木是一种新型木建筑材料，采用木方正交叠放胶合成实木板材，面积和厚度可以定制。CLT在火灾和地震中也表现良好。在开始炭化之前，它的设计可以承受高达270摄氏度的高温——炭化的表面可以作为木材结构密度的保护层。相比之下，在相似的温度下，混凝土会开裂，钢铁会失去强度。
CLT结构的重量仅为同等混凝土建筑的五分之一
因此，越来越多的建筑师主张并推动回归木材作为我们的主要建筑材料。木材实际上储存了碳，而不是排放碳——随着树木的生长，它们从大气中吸收二氧化碳。根据经验，一立方米的木材大约含有一吨二氧化碳——相当于350升汽油。
木质结构的建造优势
木制结构也更容易更快地建造，因此减少了劳动力成本、运输燃料和现场能源的使用。更多地使用预制构件，更短的施工时间，更细致的规划过程和生产系统的质量保证让木质结构成为发展的趋势。它更接近于其他工业生产系统应用的模型，对产品及其性能有更明确的说明。同样，制造和最终装配涉及自动化，并遵循非常严格的程序，以确保一致和正确完成每一个项目。
木材作为建筑材料也开始推动建筑工艺的发展。材料相对于其重量的强度增加了制造更大和更多复合部件的机会。因此，有可能大大提高木结构的预制程度。像其他工业流程一样，这可以进行更细致的计划。用箱式单元建造的木桥和高层建筑就是工业建筑技术如何改变建筑市场的例子。
木质结构在作品集中的体现
由此可见，越来越多的木质结构被考虑在未来城市发展的设计中，这种可以解决环境问题的设计也深得建筑师们的喜爱。接下来小编会分享一些学术案例，希望给大家一些启发和灵感~
1 超高的木制摩天大楼
该项目被称为W350项目，以多功能为特色，旨在天空中创建一个环境和社会可持续的社区。这座建筑将不会是一座纯木结构的木结构建筑，而是一个混合系统，其木材与钢材的比例为9:1，能够应对东京的高地震活动。建筑具有采光充足的公寓和公共空间，酒店、办公室、零售和住宅混合在一起。
该建筑将采用“支撑管结构”，由钢和木材制成的柱和梁，辅以额外的对角钢支撑。包含酒店、住宅单元、办公室和商店的多功能塔楼将被包裹在植物覆盖的大阳台中。绿色植物通过阳台部分从地面连接到顶层，在城市环境中提供了生物多样性的视野，室内结构是纯木的，产生一个平静的空间。
建筑鼓励“将城市变为森林”的愿景。虽然在历史上，日本的大多数建筑都是用木材建造的，但火灾的风险大大减少了木制建筑的数量。但通过技术上的改造和支持，木制结构应对火灾的本领不断上升，甚至会超出人们的预想。W350是一系列概念木材摩天大楼提案中的最新一项。
2 波尔多多功能木塔的设想
藤本壮介和鲁塞尔关于木塔结构的设想，是以木材为建筑材料住宅建提供住宅和公共空间。这座塔将是世界上最高的木制建筑之一。通过一系列的集体屋顶花园和可持续的材料来源，该项目希望成为场地的焦点，并提高其可持续性。
在不同的建筑之间，一系列的人行道连接着主题屋顶花园。提供不同的农业空间包括菜园，果树区，堆肥区和水储备。建筑内还有一个冬季花园和一个带餐厅和游乐场的露台。步道本身就在视野方面提供了周围山丘和花园的壮观景色。
高层建筑的木结构从设计阶段开始就进行了细致的研究，确保了不同的技术施工问题可以得到解决。该项目使用了银杉和云杉作为梁和柱。地板是由正交胶合木（CLT）以Mathis ATEX技术搭建。后梁框架中使用了胶合木条来稳定塔体。
3 “像素立面”系统
该“像素立面”系统是一种自适应、可扩展和可重复的建筑系统，可应用于各种建筑类型。这个系统的灵感来自我们对自然的天生渴望，也被称为“亲生物”。“像素立面”系统融合了现代办公环境和亲生物环境，创造了下一代办公设计。
构架使用木材结合景观来打造自然的感觉。大量的突破空间结合了模块化的种植、遮阳和家具，居住者有能力从工作中得到休息，沉浸在自然环境中。不同的突破空间也提供了一个更有利于合作和创新的工作环境，这在当今的工作空间设计中成为了标准。
该系统利用建筑行业的创新，如“生成式设计、BIM、预制和木结构施工”，创造一个更经济和可持续的设计建造过程。系统的可变性允许租户灵活地配置工作空间和分隔空间的布局。
4 可持续大型木材长屋
改变传统木结构建筑背后的思维方式的是该方案的亮点。该项目探索了建筑和技术交叉的可持续建筑设计，开发了一个长屋原型。一种以木材为基础的建筑设计和施工技术，已经在其他材料如混凝土的基础上继续探索其可持续性。
作为一个主要的环境问题，混凝土生产占全球二氧化碳排放量的5%。以木材为基础的建筑设计比混凝土和钢铁建筑更高效、更便宜，但同样耐用。
该结构由一系列跨建筑较短尺度的木单板层积木材（LVL）拱组成。每个拱采用了一个薄壁三角形轮廓，以减少结构的变形，并提供了建筑的整体刚度。长屋以其历史背景为基础，作为一个多功能建筑，为共享公共空间而设计。
5 正交胶合木的模块化设计
减少建筑物的内藏能量，用木材建造就是一个很好的方法，因为它在建造过程中储存碳而不是排放碳。该项目使用正交胶合木（CLT）设计了一些最具开创性、最有趣、最大胆的方案，以打造环境、社会和经济可持续发展的家园。
住宅街区、仓库和工业建筑的混合环境设置，拟议建筑的体量被分解成许多不同的元素，在高度上有所不同。这些住宅将由可持续CLT建造，在工厂组装成建筑单体。与传统的建造方式相比，模块化的建造时间减少了50%，成本也降低了10%。利用制造业发展起来的高效生产方法和产品质量，这种建筑方式比传统建筑消耗更少的能源。非现场生产最小化了建筑对周围环境的影响，减少了交付、噪音和干扰。
这些高质量的模块化住宅是节能的、可持续的，但与传统的住宅功能上没有什么区别。然而，与传统建筑不同的是，这些结构将由CLT组成，这将锁住很多二氧化碳，建筑本身将成为一个长期的碳储存库。
6 参数化的木质结构
该项目出发点是用一系列弯曲和分叉的木材梁产生变化的透明度和模式。木结构和传统木接头的通用性是该设计研究的重点。项目建立了一个从数字设计到制造的无缝流程。第一阶段的研究集中在稳健的参数模型和通用的设计语言的发展，后来探索了在现代木材加工机器上用自定位接头构建复杂形状几何图形的可能性。
精确控制几何形状是项目的关键。计算不仅允许模型的直观变化，而且为控制和细节提供了解决方案。链接到工程工具和电子表格，提供了关于稳定性、重力点和质量的即时反馈。算法检查和解决几何问题，以适应木材结构和材料的要求。这些参数嵌入到设计系统中，允许充分利用技术潜力进行设计。
设计包括几层不同的木材连接类型。有些关节在极限处呈极角。当零件本身就很复杂时，只需要不到一个工作日就可以完成组装。结果显示了一种多功能、快速和智能的设计和制造方法，其中材料、性能和制造参数是相互关联的。通过工艺和设计之间的紧密结合，木材结构参数化的实现成为可能。
尽管传统的木节点明显缺乏传递更高的结构载荷的能力，但在本研究项目中，它们有几个优势。木节点可以特定于当地的几何和构造约束。这些要求高水平的计划和小公差的生产，但允许快速组装。更多的，他们的整体安装最小化了由于收缩和膨胀造成的问题，特别是可以避免使用螺丝或螺栓。
从以上的案例中我们可以发现，在利用传统材料设计未来建筑的时候，同学们可以摆脱原本材料的限制和传统的搭建方式，利用木材的特性来发散思维，总的来讲，可以从以下几点入手：
强调设计主旨，发挥木制材料的低碳性和可持续性。未来建筑必然是朝着保护环境、生态可持续的方向发展，大家设计的时候，可以充分表达木材作为建筑材料比混凝土等材料对降低二氧化碳的贡献，以深化项目的主题。
利用木材和景观的结合打造融于自然的建筑设计。在钢筋混凝土堆砌成的现代城市中，更贴近自然的设计反而会给建筑带来不一样的效果，所以同学们对于木材的运用，可以体现人文因素和环境因素在建筑设计中的综合性考虑。
根据木材的轻质特性设计省时省力的模块化搭建方式。轻质的木材增加了建筑单体制造和运输的方便性，设计预制木结构对于快速搭建有很大的好处，同时可以解决未来自然灾害等社会问题带来的短期空间需求。
传统与科技相结合，提升自然材料的未来可变性和可适性。同学们可以将木材和解构化、数字化相结合，可以改变传统设计的局限性，提高木结构各方面的性能，实现空间的分解和组合。
未来追求低碳建筑已成为了一种更环保的趋势，同时也是值得同学们思考的方向。今天小编为大家总结了作品集中木质结构的设计方法，当然大家也可以开动自己的脑筋，去探索这种材料更创新的应用。不单单是木质结构，任何传统的建材和搭建方式的优势，都可以成为我们设计过程中思考和采用，再加以科技的融合和优化的点。希望通过这篇文章的阅读，能够给大家在木制结构的方案设计中带来启发。
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