說起木結構建筑，大家就會想到悠久的歷史建筑，想到那些具有年代感的設計。然而在這個崇尚環保低碳的社會，木制結構其實也成為了眾多建筑師們推崇的未來設計方向。這種降低二氧化碳生成量、減少勞動成本的傳統建筑形式，經過現代科技的優化，甚至在大型綜合體、摩天大樓的項目中都可以得到運用。那么將這種傳統的取材和建造方式如何運用在自己的項目中，來達到未來可持續的建筑要求呢？

今天讓我們一起來探索一下木制建筑在現代設計中的體現，以及如何運用到作品集中吧！

現代木材料的特點

木結構建筑的重量是混凝土建筑的20%，所以重力負荷大大降低了。在大多數大型現代建筑中，鋼通常用于形成主要的內部支撐或加固混凝土。我們依賴混凝土和鋼材來建造從房屋到體育場館的一切東西，付出了嚴重的環境代價。混凝土的排放量占全球二氧化碳排放量的4-8%。木材不僅從大氣中吸收的二氧化碳比它通過制造過程所增加的要多，而且通過取代混凝土或鋼鐵等碳密集型材料，對降低二氧化碳的貢獻也增加了一倍。

CLT（cross-laminated timber），正交膠合木是一種新型木建筑材料，采用木方正交疊放膠合成實木板材，面積和厚度可以定制。CLT在火災和地震中也表現良好。在開始炭化之前，它的設計可以承受高達270攝氏度的高溫——炭化的表面可以作為木材結構密度的保護層。相比之下，在相似的溫度下，混凝土會開裂，鋼鐵會失去強度。

CLT結構的重量僅為同等混凝土建筑的五分之一

因此，越來越多的建筑師主張并推動回歸木材作為我們的主要建筑材料。木材實際上儲存了碳，而不是排放碳——隨著樹木的生長，它們從大氣中吸收二氧化碳。根據經驗，一立方米的木材大約含有一噸二氧化碳——相當于350升汽油。

木質結構的建造優勢

木制結構也更容易更快地建造，因此減少了勞動力成本、運輸燃料和現場能源的使用。更多地使用預制構件，更短的施工時間，更細致的規劃過程和生產系統的質量保證讓木質結構成為發展的趨勢。它更接近于其他工業生產系統應用的模型，對產品及其性能有更明確的說明。同樣，制造和最終裝配涉及自動化，并遵循非常嚴格的程序，以確保一致和正確完成每一個項目。

木材作為建筑材料也開始推動建筑工藝的發展。材料相對于其重量的強度增加了制造更大和更多復合部件的機會。因此，有可能大大提高木結構的預制程度。像其他工業流程一樣，這可以進行更細致的計劃。用箱式單元建造的木橋和高層建筑就是工業建筑技術如何改變建筑市場的例子。

木質結構在作品集中的體現

由此可見，越來越多的木質結構被考慮在未來城市發展的設計中，這種可以解決環境問題的設計也深得建筑師們的喜愛。接下來小編會分享一些學術案例，希望給大家一些啟發和靈感~

1 超高的木制摩天大樓

該項目被稱為W350項目，以多功能為特色，旨在天空中創建一個環境和社會可持續的社區。這座建筑將不會是一座純木結構的木結構建筑，而是一個混合系統，其木材與鋼材的比例為9:1，能夠應對東京的高地震活動。建筑具有采光充足的公寓和公共空間，酒店、辦公室、零售和住宅混合在一起。

該建筑將采用“支撐管結構”，由鋼和木材制成的柱和梁，輔以額外的對角鋼支撐。包含酒店、住宅單元、辦公室和商店的多功能塔樓將被包裹在植物覆蓋的大陽臺中。綠色植物通過陽臺部分從地面連接到頂層，在城市環境中提供了生物多樣性的視野，室內結構是純木的，產生一個平靜的空間。

建筑鼓勵“將城市變為森林”的愿景。雖然在歷史上，日本的大多數建筑都是用木材建造的，但火災的風險大大減少了木制建筑的數量。但通過技術上的改造和支持，木制結構應對火災的本領不斷上升，甚至會超出人們的預想。W350是一系列概念木材摩天大樓提案中的最新一項。

2 波爾多多功能木塔的設想

藤本壯介和魯塞爾關于木塔結構的設想，是以木材為建筑材料住宅建提供住宅和公共空間。這座塔將是世界上最高的木制建筑之一。通過一系列的集體屋頂花園和可持續的材料來源，該項目希望成為場地的焦點，并提高其可持續性。

在不同的建筑之間，一系列的人行道連接著主題屋頂花園。提供不同的農業空間包括菜園，果樹區，堆肥區和水儲備。建筑內還有一個冬季花園和一個帶餐廳和游樂場的露臺。步道本身就在視野方面提供了周圍山丘和花園的壯觀景色。

高層建筑的木結構從設計階段開始就進行了細致的研究，確保了不同的技術施工問題可以得到解決。該項目使用了銀杉和云杉作為梁和柱。地板是由正交膠合木（CLT）以Mathis ATEX技術搭建。后梁框架中使用了膠合木條來穩定塔體。

3 “像素立面”系統

該“像素立面”系統是一種自適應、可擴展和可重復的建筑系統，可應用于各種建筑類型。這個系統的靈感來自我們對自然的天生渴望，也被稱為“親生物”。“像素立面”系統融合了現代辦公環境和親生物環境，創造了下一代辦公設計。

構架使用木材結合景觀來打造自然的感覺。大量的突破空間結合了模塊化的種植、遮陽和家具，居住者有能力從工作中得到休息，沉浸在自然環境中。不同的突破空間也提供了一個更有利于合作和創新的工作環境，這在當今的工作空間設計中成為了標準。

該系統利用建筑行業的創新，如“生成式設計、BIM、預制和木結構施工”，創造一個更經濟和可持續的設計建造過程。系統的可變性允許租戶靈活地配置工作空間和分隔空間的布局。

4 可持續大型木材長屋

改變傳統木結構建筑背后的思維方式的是該方案的亮點。該項目探索了建筑和技術交叉的可持續建筑設計，開發了一個長屋原型。一種以木材為基礎的建筑設計和施工技術，已經在其他材料如混凝土的基礎上繼續探索其可持續性。

作為一個主要的環境問題，混凝土生產占全球二氧化碳排放量的5%。以木材為基礎的建筑設計比混凝土和鋼鐵建筑更高效、更便宜，但同樣耐用。

該結構由一系列跨建筑較短尺度的木單板層積木材（LVL）拱組成。每個拱采用了一個薄壁三角形輪廓，以減少結構的變形，并提供了建筑的整體剛度。長屋以其歷史背景為基礎，作為一個多功能建筑，為共享公共空間而設計。

5 正交膠合木的模塊化設計

減少建筑物的內藏能量，用木材建造就是一個很好的方法，因為它在建造過程中儲存碳而不是排放碳。該項目使用正交膠合木（CLT）設計了一些最具開創性、最有趣、最大膽的方案，以打造環境、社會和經濟可持續發展的家園。

住宅街區、倉庫和工業建筑的混合環境設置，擬議建筑的體量被分解成許多不同的元素，在高度上有所不同。這些住宅將由可持續CLT建造，在工廠組裝成建筑單體。與傳統的建造方式相比，模塊化的建造時間減少了50%，成本也降低了10%。利用制造業發展起來的高效生產方法和產品質量，這種建筑方式比傳統建筑消耗更少的能源。非現場生產最小化了建筑對周圍環境的影響，減少了交付、噪音和干擾。

這些高質量的模塊化住宅是節能的、可持續的，但與傳統的住宅功能上沒有什么區別。然而，與傳統建筑不同的是，這些結構將由CLT組成，這將鎖住很多二氧化碳，建筑本身將成為一個長期的碳儲存庫。

6 參數化的木質結構

該項目出發點是用一系列彎曲和分叉的木材梁產生變化的透明度和模式。木結構和傳統木接頭的通用性是該設計研究的重點。項目建立了一個從數字設計到制造的無縫流程。第一階段的研究集中在穩健的參數模型和通用的設計語言的發展，后來探索了在現代木材加工機器上用自定位接頭構建復雜形狀幾何圖形的可能性。

精確控制幾何形狀是項目的關鍵。計算不僅允許模型的直觀變化，而且為控制和細節提供了解決方案。鏈接到工程工具和電子表格，提供了關于穩定性、重力點和質量的即時反饋。算法檢查和解決幾何問題，以適應木材結構和材料的要求。這些參數嵌入到設計系統中，允許充分利用技術潛力進行設計。

設計包括幾層不同的木材連接類型。有些關節在極限處呈極角。當零件本身就很復雜時，只需要不到一個工作日就可以完成組裝。結果顯示了一種多功能、快速和智能的設計和制造方法，其中材料、性能和制造參數是相互關聯的。通過工藝和設計之間的緊密結合，木材結構參數化的實現成為可能。

盡管傳統的木節點明顯缺乏傳遞更高的結構載荷的能力，但在本研究項目中，它們有幾個優勢。木節點可以特定于當地的幾何和構造約束。這些要求高水平的計劃和小公差的生產，但允許快速組裝。更多的，他們的整體安裝最小化了由于收縮和膨脹造成的問題，特別是可以避免使用螺絲或螺栓。

從以上的案例中我們可以發現，在利用傳統材料設計未來建筑的時候，同學們可以擺脫原本材料的限制和傳統的搭建方式，利用木材的特性來發散思維，總的來講，可以從以下幾點入手：

• 強調設計主旨，發揮木制材料的低碳性和可持續性。未來建筑必然是朝著保護環境、生態可持續的方向發展，大家設計的時候，可以充分表達木材作為建筑材料比混凝土等材料對降低二氧化碳的貢獻，以深化項目的主題。

• 利用木材和景觀的結合打造融于自然的建筑設計。在鋼筋混凝土堆砌成的現代城市中，更貼近自然的設計反而會給建筑帶來不一樣的效果，所以同學們對于木材的運用，可以體現人文因素和環境因素在建筑設計中的綜合性考慮。

• 根據木材的輕質特性設計省時省力的模塊化搭建方式。輕質的木材增加了建筑單體制造和運輸的方便性，設計預制木結構對于快速搭建有很大的好處，同時可以解決未來自然災害等社會問題帶來的短期空間需求。

• 傳統與科技相結合，提升自然材料的未來可變性和可適性。同學們可以將木材和解構化、數字化相結合，可以改變傳統設計的局限性，提高木結構各方面的性能，實現空間的分解和組合。

來源：ImpactStudio