Как опытный архитектор с более чем двадцатилетним опытом, я всегда был заинтригован потенциалом массивной древесины как устойчивого и инновационного строительного материала. Видя, как отрасль развивается от традиционных методов к более экологически чистым практикам, я должен сказать, что преимущества массовой древесины неоспоримы, однако мы должны действовать осторожно, чтобы обеспечить полную реализацию ее потенциала, не причиняя вреда нашей окружающей среде.
Строители Университета Торонто, расположенного рядом с футбольным стадионом, возводят 14-этажное здание. Что делает эту конструкцию уникальной, так это метод, который они используют для ее строительства — путем сборки массивных деревянных балок, колонн и панелей, которые были изготовлены за пределами строительной площадки.
Когда каждый деревянный предмет прибывает на бортовом грузовике, высокий кран поднимает его на назначенное место и удерживает в устойчивом положении, пока строители не закрепят его металлическими крепежами. На этом этапе строительства конструкция выглядит похожей на разобранную плоскую мебель.
В этой конструкции используется инновационная технология, известная как массовое деревянное строительство. В этом методе вместо стальных балок и бетона используются большие сборные деревянные компоненты, длина которых превышает длину футбольного поля. Хотя он еще не получил широкого распространения, он набирает обороты и становится все более заметным на горизонтах во всем мире.
В настоящее время 25-этажный небоскреб Ascent в Милуоки носит титул самого высокого в мире массивного деревянного здания, его строительство было завершено в 2022 году. строятся или строятся по всему миру, планируется построить еще 55. Согласно отчету Совета по высотным зданиям и городской среде обитания, примерно 70% этих построек расположены в Европе, около 20% — в Северной Америке, а остальные можно найти в Австралии и Азии. Если принять во внимание более мелкие здания, то к 2023 году только в Соединенных Штатах было построено не менее 1700 массивных деревянных зданий.
Выбор в пользу массивной древесины вместо энергоемкого бетона и стали является популярным выбором, поскольку в совокупности на них приходится около 15% глобальных выбросов углекислого газа. Хотя среди экспертов продолжаются дискуссии о влиянии массивной древесины на изменение климата, многие полагают, что она может быть более экологически чистой по сравнению с традиционными методами строительства. Это связано с тем, что в основном используется древесина, возобновляемый ресурс.
Массивная древесина придает зданию неповторимый, привлекательный вид. По словам Теда Кесика, ученого-строителя из Института массовой древесины Университета Торонто, люди часто устают от стальных и бетонных конструкций. Теплый, уютный внешний вид древесины и ее естественные вариации делают ее более эстетичной. На самом деле, многие люди получают удовольствие, просто глядя на дерево.
То же дерево, более прочная конструкция
Строительство крупных конструкций из дерева практикуется уже довольно давно. Во время промышленной революции XVIII и XIX веков резко возрос спрос на фабрики и склады. Эти конструкции часто создавались с использованием техники, известной как строительство «кирпичного и деревянного каркаса», когда каркас из тяжелых деревянных балок поддерживал внешние кирпичные стены.
Поскольку конструкции взлетают все выше и выше, строители все чаще полагались на бетон и сталь для обеспечения структурной целостности. Работа по дереву в основном оставалась ограниченной жилыми домами и небольшими зданиями с использованием обычных «размерных» пиломатериалов, которые можно найти в таких магазинах, как Home Depot.
Примерно три десятилетия назад строители в Германии и Австрии начали изучать методы создания прочных деревянных компонентов из местной древесины. Они соединили небольшие куски дерева вместе с помощью гвоздей, дюбелей и клея, чтобы получить большие, прочные и неподатливые конструкции, которые не требуют вырубки старых деревьев.
Немецкий инженер-новатор Юлиус Наттерер, живущий в Швейцарии, руководил разработкой методов строительства с использованием различных материалов. Между тем, такие архитекторы, как австрийский Герман Кауфманн, получили признание за свои инновационные проекты из массивной древесины. Примеры этих проектов включают апартаменты Ölzbündt, построенные в Австрии в 1997 году, и Brock Commons, 18-этажное студенческое общежитие в Университете Британской Колумбии, завершенное в 2017 году.
По сути, массивная древесина похожа на фанеру, но изготавливается в большем масштабе. Меньшие секции штабелируются и скрепляются друг с другом под высоким давлением на специализированном оборудовании. Сегодня балки длиной до 50 метров, часто изготовленные из клееного бруса (клееного бруса), могут заменить стальные компоненты. Аналогичным образом, вместо бетона для стен и полов используются панели толщиной до 50 сантиметров, обычно из клееной древесины (CLT).
Эти древесные композиты могут быть удивительно прочными — по весу они превосходят сталь. Однако для достижения такой же прочности массивный деревянный элемент должен быть более объемным. По мере того как здание становится выше, деревянные опоры должны становиться толще; в какой-то момент они просто занимают слишком много места. Так, для более высоких деревянных зданий, включая небоскреб Ascent, архитекторы часто используют комбинацию дерева, стали и бетона.
Традиционно основные опасения по поводу использования массивной древесины в высотных зданиях были связаны с пожарной безопасностью. Ранее многочисленные строительные нормы ограничивали использование деревянных конструкций зданиями небольшой высоты.
Здания должны быть способны противостоять огню в течение длительного периода времени, обычно трех часов или дольше, чтобы у пожарных было достаточно времени для тушения пламени и для безопасной эвакуации находящихся в здании людей. Например, материалы, обычно используемые в небоскребах, должны сохранять свою структурную прочность во время пожара.
Чтобы доказать огнестойкость массивной древесины, инженеры подвергают ее компоненты испытательным камерам с газовым обогревом и проверяют их структурную устойчивость. Кроме того, они проводят моделирование с использованием моделей конструкций из массивной древесины, поджигают их и документируют результаты.
Со временем эти испытания убедили как регулирующие органы, так и потребителей в том, что массивная древесина способна выдерживать пожары в течение значительного периода времени, что делает ее относительно безопасной. Частично это связано с тем, что внешний слой угля обычно образуется на древесине на ранних стадиях горения, действуя как изоляция от большей части внутреннего тепла огня.
В 2021 году массовое деревянное строительство получило значительную поддержку, когда Совет Международного кодекса внес поправки в Международный строительный кодекс — руководство, которому следуют юрисдикции по всему миру. Обновленный кодекс теперь разрешает постройки из массивной древесины высотой до 18 этажей. Эта корректировка, вероятно, побудит многие населенные пункты регулярно одобрять строительство высотных зданий из массивной древесины, вместо того, чтобы требовать специального разрешения для таких проектов.
По словам Штеффена Леманна, архитектора и эксперта по устойчивому развитию городов из Университета Невады в Лас-Вегасе, несмотря на очевидную угрозу возгорания, на самом деле серьезную проблему представляет влага.
Во всех конструкциях контроль влажности имеет важное значение, но это особенно важно для массивных деревянных конструкций. Влага может привести к гниению, вызванному грибками, и заражению термитами необработанной древесины. Строительные бригады уделяют большое внимание тому, чтобы древесина оставалась сухой во время транспортировки и строительства. Они также реализуют тщательную стратегию управления влажностью, которая включает в себя проектирование систем отопления и вентиляции для минимизации накопления влаги. Кроме того, для дополнительной защиты от насекомых древесину можно обработать химическими пестицидами или покрыть ее основание сеткой или другими физическими барьерами.
Часто возникает проблема качества звука, поскольку дерево имеет тенденцию эффективно его передавать. Чтобы бороться с этим, дизайнеры включают в себя звукоизоляционные материалы, сохраняют зазоры между стенами и устанавливают системы приподнятых полов, а также различные стратегии.
Потенциальные преимущества массивной древесины
Борьба с глобальным потеплением предполагает сокращение выбросов парниковых газов в строительном секторе, на которые приходится примерно 39% мировых выбросов. Диана Юрге-Ворзац, ученый, специализирующийся на проблемах окружающей среды в Центрально-Европейском университете в Вене, предполагает, что массивная древесина и другие биоразлагаемые материалы могут сыграть значительную роль в этой инициативе.
В статье 2020 года, опубликованной в «Ежегодном обзоре окружающей среды и ресурсов», она и ее команда упоминают оценку лесной промышленности, согласно которой 18-этажное здание Brock Commons в Британской Колумбии сократило выбросы углекислого газа (CO2) примерно на 2432 метрических тонны по сравнению с аналогичное здание из бетона и стали. Из этой экономии около 679 тонн приходится на более низкие выбросы парниковых газов при производстве древесины по сравнению с производством бетона и стали. Кроме того, еще 1753 метрических тонны эквивалента CO2 хранились внутри деревянных компонентов конструкции.
«Если вы используете материал на биологической основе, мы получаем двойную выгоду», — говорит Юрге-Ворзац.
Как геймер, я должен сказать, что шумиха вокруг климатических преимуществ массивной древесины иногда кажется слишком хорошей, чтобы быть правдой. Видите ли, многие расчеты основаны на довольно серьезных утверждениях «если». Например, предполагается, что любая древесина, используемая в этих конструкциях, волшебным образом будет заменена новыми деревьями, и эти новые деревья будут поглощать такое же количество CO2, как и их предшественники. Но вот в чем загвоздка: если старые леса будут заменены новыми плантациями деревьев, эти новые деревья могут никогда не вырасти такими большими, как первоначальные, предупреждают некоторые экологические группы.
Будучи геймером, я узнал, что когда дерево срубают для строительства здания, часто думают, что углерод внутри него навсегда изолируется. Однако не каждая часть дерева превращается в окончательную структуру. Оставшиеся ветки, корни и отходы мельниц могут разложиться или сгореть. Когда здание в конечном итоге будет снесено и окажется на свалке, есть вероятность, что захваченный углерод может вновь появиться в виде метана и других вредных выбросов.
Стефани Карлайл, архитектор и исследователь окружающей среды из Форума углеродного лидерства, размышляет, действительно ли массивная древесина постоянно дает положительные экологические результаты, поскольку многие архитекторы ставят под сомнение ее обоснованность. Она утверждает, что с этим действительно связаны климатические преимущества, но подчеркивает, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью понять эти преимущества.
На данный момент массивная древесина лидирует в новом подходе к строительству, известном как совместное проектирование. В отличие от традиционных методов, когда архитектор сначала создает проект здания, а затем различные компании берут на себя ответственность за отдельные аспекты строительства, такие как закладка фундамента, каркас, установка систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и т. д., комплексное проектирование предполагает тесное сотрудничество всех сторон с самого начала.
По словам Кесика, при комплексном подходе к проектированию все участвующие фирмы с самого начала начинают работать вместе, обеспечивая более комплексный и детальный этап планирования. Это включает в себя планирование того, как различные детали будут гармонично собираться и функционировать, даже прогнозирование размеров и форм элементов, иногда включая предварительное сверление отверстий для будущих точек крепления. В результате многие компоненты могут быть изготовлены заранее за пределами предприятия с использованием современного оборудования с компьютерным управлением.
Многие архитекторы предпочитают этот метод, поскольку он предлагает им большую гибкость в управлении компонентами конструкции. Более того, значительная часть работ выполняется заранее, что приводит к заметному увеличению скорости строительства на месте — по оценкам Леманна, ускорение может достигать 40% по сравнению с другими зданиями.
Массивные деревянные конструкции производятся так же, как и автомобили, объясняет Кесик, поскольку отдельные компоненты доставляются на строительную площадку для сборки. «Когда массивное деревянное здание прибывает на место, — говорит он, — оно выглядит почти как гигантская плоская мебель из Ikea: все очень аккуратно сочетается друг с другом.
Эта статья первоначально появилась в журнале Knowable Magazine, независимом журналистском издании Annual Reviews. Подпишитесь на рассылку.
Смотрите также
- Кто такая Сорока, злодейка Бэтмена, появляющаяся в фильме «Пингвин»? Объяснение ее истории в комиксах DC
- Что сказал Jaguar Wright о связи Бейонсе и Jay-Z с Diddy? Все, что мы знаем: пара отправляет юридическое уведомление с просьбой отстранить ее от интервью Пирса Моргана
- «Моя жизнь менялась»: Дэниел Калуя вспоминает встречу с коллегой по фильму «Черная пантера» Чедвиком Боузманом и то, как покойный актер помог ему
- Имеют ли Шон Дидди Комбс, Джей-Зи и Бейонсе какое-либо отношение к смерти Алии? Вирусная теория изучена
- Спойлеры больницы общего профиля: признается ли Сонни в убийстве?
- Оценка Metacritic ремейка Silent Hill 2 пугающе близка к оригиналу
- Как победить Мога в «Элден Ринге»: локация, руководство, советы и подсказки для сложной битвы с боссом
- Специальное возвращение Беллы Торн ко дню рождения: когда звезда Shake It Up рассказала, что поддерживать идеальный образ звезды Диснея «очень сложно»
- Кто такая Джейлен Дарем в 26 сезоне сериала «Голос»? Все, что мы знаем о певце-подростке: Гвен Стефани спасает его, используя кнопку повтора тренера
- «Мы все можем измениться»: Билли Айлиш рассказывает о своем решении поддержать Камалу Харрис
2024-10-15 16:58