未来的摩天大厦是什么样的?

木结构预制建筑之所以优越出色,在于它具备固有的建筑和能源的可持续性,并有可能将施工活动集中在很短的时间内。因此,这是一种特别有效且成本很低的建筑技术,特别适用于都市区域,但却受到了典型的用材结构限制。

这类考虑源于2009年开展的一个科研项目,其目的是对一种混合建筑方法进行试验,以求能够建造一栋立足于多数采用木材预制构件的支撑结构的示范性建筑。

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该科研项目最终成为了现实:生命周期塔一号(LCT ONE)是一幢办公大楼,共有 8 层(楼高约27m),其出名在于不仅能源需求极低、舒适度很高,而且建筑系统的静态性能能够达到最高30层(约100m)的高度。

LCT ONE由奥地利企业Rhomberg建筑公司发起(建筑设计Hermann Kaufmann;热力系统EGS计划)并得到Reiffeisen Meine银行的融资,LCT ONE展现出以木头作为建材的巨大潜力,因而成为了全球专业人士强烈关注的主题。另外,这幢大楼的建成也是奥地利福拉尔贝格州地区发展计划的CEC5项目的展示,其办公室布置在三楼,现已向公众开放参观。

大楼简介

生命周期塔一号(LCT ONE)建在多恩比恩市内,属于奥地利福拉尔贝格州地区,该市约有46,000个居民。 大楼位于老城区的北面区域,建筑密度中等。气候条件为典型的阿尔卑斯山谷地区气候(海拔高度422m),日照充分,更因靠近康士坦茨湖,故气候格外温和(冬季户外气温-0.9℃,夏季18.2℃)。

该市拥有一个范围很大、以木屑为燃料的远程供暖管网,而这类燃料大部分来自当地专业木器厂收集的木材加工废弃物供给热力中心,同时热力中心还安装了一台采用化石燃料的锅炉作为备用。全年供暖天数为116天(3,479度日)。

LCT ONE没有地下室,占据着一块长方形地块(总面积2,327m2,总供暖8,053m3,S/V=0.33),沿南北轴线方向展开,使竣工后大楼短边立面朝向南方和北方,有利于通过东西立面上的窗户实现自然对流通风。

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大楼入口设在西立面:底楼层高高于上面的楼层;底楼内有一个小门厅,经此可上电梯和楼梯,门庭内设有卫生间和杂用房,楼梯通向设在夹楼的生命周期中心(Life Cycle Hub)的展示区。

该区域专门用于向公众传播建造这幢大楼时所用到的技术,并用展台及图片和文字说明解说每一项技术。每周平均有将近一百多位参观者来访。

上面的楼层都是办公室,但是,建筑系统的模块化和几乎总体上无中间垂直结构,结合利用特殊支架干法安装预制隔墙的做法,不仅可以实现极大的布局灵活性,而且有可能为其它用途包括居住进行快速改造。

施工和安全

基础结构和楼梯—电梯井采用钢筋混凝土建造,花了大约三个月才结束施工。在提出这个研究项目的最初几个月内,曾考虑用木头建造这个坚固的垂直核心部件(楼梯—电梯井)。后来,经过验证证明有必要使用不燃性材料建造这种重要的静力构件。

建设期间,在工场内生产其它的预制构件:

— 外墙,由层压木支柱固定哑光密实板(有些地方还加用角铁)及保温层和预制门窗构成;

— 复合地板,由木质地板粘结在大型钢筋混凝土楼板(规格为8.1m x 2.7m)上而成。

运至工地的所有构件都已配备了相互约束装置并作了最佳固定,以求将工地现场作业量减至最少。由五名铺设工组成的班组只用了8天时间,就装配好了整幢毛坯大楼(一天一层),仅由一台塔吊提供吊装支持。

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消防安全战略遵照两条设计方针:

— 与纯粹的静态尺寸要求相比较,所有木质承载构件(环境中可看见的)的断面尺寸按照可预测的燃烧速度(1.5cm/h)加大,这样可使结构达到REI 90 耐燃性;

— 对木板—钢筋混凝土复合地板实施燃烧箱试验。因为混凝土层在各层木质承载结构与结构连接缝的特殊结构之间形成不连续,所以恢复了2 小时安全界限。

此外,LCT ONE 还配备了火情探测系统和自动喷淋系统。

隔热和遮阳

LCT ONE的建筑系统只将木头及其衍生物应用于能够发挥其物理—技术特点的构件。因此,需要按照需要选择不同来源的隔热保温材料:对于水平结构,选择EPS(厚度18cm);对于垂直结构,选择XPS(30cm);垂直墙壁选用矿棉(楼梯—电梯井:30cm;外墙密实板:32+3.3cm);EPS保护屋顶(楼梯—电梯井:56cm;钢筋水泥板:54cm)。

以下是有关的保温性能:

— 支挡结构0.20W/m2K;

— 主要外墙0.12W/m2K;

— 屋顶0.07W/m2K;

— 门窗0.75W/m2K。

立面是按照可以外包覆设计的,从热学观点来讲,包覆再生薄铝板可使结构骨架与外部大气隔开。窗户采用断桥隔热铝合金的三层中空玻璃。

依靠外部软百叶窗帘缓解太阳直射作用,根据需要(防止过热,调节自然照明和防止眩光刺目),在建筑管理系统的控制下,能够为立面上的窗户的上方或下方遮阳。为了保护室内的温度条件,夜晚百叶窗帘通常关闭。

在走廊中,安装了高能效的全自动LED灯具,而每个用户都能为其办公区域的照明选择各种方案,使光源距离适应不同的需要,甚至抑制办公室吊顶的反光程度。

照明装置由用户操作按钮启动,于是,就会根据与户外照度条件激活照明系统自动调节系统。用户始终能够进行干预操作,根据各自需求调节遮阳窗帘的位置和照明状况。

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能源和资源

LCT ONE是按照德国被动式房屋研究所的指标设计的(热负荷10W/m2,冷负荷8W/m2),能够满足一次能源总需求116kWh/m2a(总空调面积:1,716m2),其中47kWh/m2a用于辅助电气系统。

项目中最令人感兴趣的,也是决定其名称的,就是在建设中极大地减少了自然资源和能源的使用。与采用传统技术建造的类似建筑相比,整个寿命周期中的碳排放减少了39%。另外,建筑构件和建筑材料几乎完全可能循环利用(约90%)。

因为这是一幢实验性建筑,所以投资成本较高(约2,500 欧元/m2)。如果生产过程工业化,则建设成本会显著降低,特别是对于建造多层大楼的来讲。

LCT ONE是在奥地利科研促进署(FFG)的支持下建成的,除了已被确认为被动式建筑之外(13.0kWh/m2a,能源等级A+),还遵照有关可持续性认证的其它四个协议通过了相应的认证;

— LEED白金奖(综合分数85/110,其中32/35分属于“能源和大气环境”);

— OGNI认证(奥地利房地产资产可持续发展协会)白金级(87.9%);

— OGNB认证(奥地利可持续建筑协会),按照TQB协议(953/1000);

— DGNB认证(德国可持续建筑委员会),黄金级。

此外,该幢大楼还赢得了许多奖,其中有2013年度欧洲林业产业创新奖,2013年度福拉尔贝格木质建筑奖和2013年度阿尔卑斯建筑奖。

在建设LCT ONE期间,在布雷根茨Rhomberg建筑公司附近,又采用同样的预制系统建造了一幢水平向伸展的办公建筑(蒙塔丰照明设备中心),也获得了A+能源认证。

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