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加拿大著名设计师Gerald Epp解析现代木结构之美
时间: 2021-06-14

  现代木结构设计亮相《2013建筑结构巅峰对话,结构成就建筑之美国际会议》

  今天,在首创新大都国际会议中心举办了“2013建筑、结构巅峰对话:结构成就建筑之美”国际会议。中国工程院院士,中国建筑设计研究院副院长兼总建筑师崔愷主持会议。加拿大木业协会受邀参与大会并由加拿大Fast+Epp事务所合伙人,结构工程师,加拿大木结构设计规范编委Gerald Epp(杰里-艾普)先生做了木结构建筑设计主题演讲。

  作为加拿大首屈一指的木结构工程设计师,Epp先生曾经设计了2010温哥华冬奥会椭圆速滑馆(Richmond Oval)项目,该项目拥有一个全球最大跨度的钢木结构屋顶,并且在2009年的世界建筑结构评选中击败北京鸟巢,伦敦温布尔顿中央球场等著名项目荣膺世界最佳运动场所结构设计奖。

  现代木结构工程技术经过过去几十年的长足发展,因其出色的低碳、绿色、节能、抗震等优势成为许多发达国家公共和民用建筑的首选。随着各种工程木材料的发明,现代木结构早已经超越了传统木造建筑的概念,总体来说,现代木结构和传统木结构相比有以下几点重要区别:

  现代木结构设计参照并符合现代木结构设计规范,建筑防火和抗震规范等。感恩母亲节!南明区开展手工花制作活动,目前国内的现代木结构规范配套都已经相当成熟。现代木结构基本摈弃了原木的使用,而采用现代工艺加工的规格材和工程木材料,比如胶合木,CLT交错层积材等。这些材料的强度,耐久性,稳定性,环保性,经济性都要远远好于一般木材。工程木材料的使用也是的建造大型木结构建筑成为可能。现代木结构连接采用的是各类金属连接件,其结构稳定性,耐用性要好于传统木结构。金属连接件的发明和运用也大大拓展了木结构的设计跨度,高度及广度。现代木结构是一套完整的建筑体系,除了结构部分,在建筑围护,保温,防虫,防火,防潮等方面都有一套严格标准依据。事实上,历史也证明木结构的耐久性是不容置疑的。现代木结构是预制化、装配化程度极高的施工方法,能够更好的控制施工质量并加快施工速度。

  和传统的木结构等同于小木屋的概念不同,现代木结构已经非常普遍的用于建造中大型的公共建筑如学校、敬老中心、会所、体育馆、图书馆等。木结构通过和钢材和混凝土结构的混合使用各取所长,能够营造更加多样化且温馨的建筑氛围,并大大拓展了建筑结构设计的各种可能性。

  随着更多对于新兴工程木材料比如CLT交错层积木材(Cross Laminated Timber)的研究深入,建造超过10层的全木结构建筑已经没有技术上的困难并被加拿大和一些北欧国家提上议程。而利用现代木结构建筑技术对于古代木结构进行修复也成为诸如日本、韩国等国家的首选。中国一些大型开发商诸如万科,绿地,朗诗等也都已经率先将采纳并实施了一批优秀的国内木结构项目。

  加拿大木业协会是由加拿大联邦政府、卑诗省、魁北克省政府以及加拿大林产工业界共同出资组织的一家全球性非营利性机构。加拿大木业协会由加拿大多家著名木材产品生产和木材技术研究机构组成,包括加拿大林业理事会(COFI)、卑诗省木制品特产集团(BC Wood Specialties Group)、沿海林产品协会 (CFPA) 以及魁北克木材与木制品出口协会(QWEB)等,这些机构齐心协力,共同为木结构建筑在中国的传承和发展而努力。

  加拿大木业协会的全球总部位于温哥华,在中国设有上海、北京和成都办事处;并设有日本,韩国和欧洲办公室。协会致力于在中国推广加拿大软木和硬木产品及成熟的现代木结构建筑技术,帮助中国木制品和木结构行业茁壮成长。

  与政府部门如中国住房和城乡建设部、公安部消防局,上海市建设和管理委员会,上海市房地局、河北省政府等建立沟通与合作机制;与相关标准管理部门合作,积极参与相关工程建设规范和产品标准的编制;为建筑设计师、木结构施工人员、施工监理人员和项目管理人员提供技术咨询和指导,协助木结构工程项目的顺利实施;定期举行行业俱乐部活动为国内的材料供应商、开发商、施工单位等提供相互交流的平台;加拿大木业协会建筑培训学校为国内的设计师、施工人员提供免费的专业培训课程;与大学合作,帮助开设木结构课程和讲座;与科研机构合作开展一系列科研项目;通过展览会、研讨会等形式,大力宣传木结构的应用和推广。

  和很多北美知名建筑师的合作,使他相信设计是一种确定条件约束的过程: 也就是最好的设计方案,往往产生于寻找和理解所有的限制条件,无论上建筑上的,功能上的,环境上的,或是与施工相关的。然后再把这些限制条件放入通盘的考虑之中。

  Gerald是加拿大结构工程期刊的顾问,也是加拿大木结构设计规范CSA 086 和木结构设计与建筑杂志的编委。2010年,由于其结构作品的优异建筑表现力,作为一名结构工程师,Gerald被授予加拿大卑诗省建筑师学会的荣誉成员。

  这或许是目前国内最好的木结构项目。万科作为国内最大的地产开发商之一,在中国北方美丽的滨海之城青岛,建造了一栋目前在国内首屈一指的重新木结构游客中心。这是继吉林万科城会所这一项目之后,万科再次采用重型木结构来建造代表其企业形象的标志性建筑。该项目占地1800平方米,于2012年5月中旬开工,9月下旬竣工。万科青岛小镇游客中心的屋顶设计独树一帜,面积达2600平方米。整个屋顶全部采用了外观无暇的J级别SPF规格材,胶合梁与悬索结构支撑起波浪起伏的浮云造型。

  位于加拿大卑诗省列治文冬奥会椭圆速滑馆是2010年冬奥会最令人瞩目的场馆之一,它的大跨度木结构屋顶是具有里程碑意义的现代工程木结构应用范例,向世界展示了加拿大卑诗省优秀的木产品以及先进的木结构工程技术。该项目在一个全球建筑设计大奖评选中击败北京鸟巢荣膺全球最佳体育馆设计,并获得LEED认证银奖。

  主屋架结构的设计是建筑师、结构工程师以及列治文市政府三方共同合作的成果。胶合木与钢材结合的拱形屋顶跨越了120米的场地宽度,这种独一无二的拱形结构采用了2根5英尺1.6米弯曲深度的胶合梁,与钢框架进行连接,钢材的部分在曲梁底部得以展露,营造了“冰刀”的形象元素。

  为了制作屋顶,卑诗省潘提顿(Penticton)的一家胶合梁制造商先用传统的方式将横梁做成曲型,位于本拿比(Burnaby)的一家钢构连接件生产商再将横梁垂直捆绑。拱形横梁的制作方式是,制作一个水平的钢结构桁架,弯曲后与木梁连接,既能够起到稳定结构的作用,又提供了中空的空间,电路、喷淋、制热、通风等等管线可以排布其中。最后制作出来的曲梁非常牢固,可以承受很重的积雪负载。

  整个屋顶使用了14根曲梁,每根曲梁包括4组长度24.7米的胶合木。屋顶的中心区域开了一个直径350毫米的洞用于穿引各种机械设施。在这些曲梁之间,采用了独特的“木浪结构”工艺。这种“木浪”结构使用的木材,是北美普通轻型木结构建筑最常使用的SPF(云杉-冷杉-松)板材。屋顶“木浪”的部分使用了2,400立方米的SPF(云杉-冷杉-松)结构级别板材,以及19,000片户外用级别的花旗松胶合板,这些木材皆产自卑诗省当地的锯木厂。这些66厘米厚的,由2x4(38mmx89mm)规格材组成的之字形半开式屋顶部件不仅仅起结构支撑作用,并且优化了整个速滑馆的声音传播,并且还隐藏了屋宇附属设备。

  在这个项目开始之初,客户就强烈要求最大限度地使用木结构屋顶,这不仅仅是为了宣传卑诗省当地的木材行业,更是由于木材本身温暖的视觉效果以及低碳减排的环保特征。

  根据客户的诉求,在整个设计阶段中,有两个屋顶设计方案被相继提出:一个是创新的,但未经证明的“木浪”屋顶,另一个是传统的钢结构屋顶。两种方案都打算采用大跨度曲梁横跨整个场馆,并在曲梁直接进行其它填充。一种方式采用胶合檩条和波纹钢板,另一种方式则是使用“木浪”工艺。最终,“木浪”工艺由于它的天然美观、环境友善、技术创新三大优势赢得了设计师的青睐。


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