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世界第三瑞典第一——木结构之城的新地标

发布日期:2022-08-26 来源:什么网可以买世界杯 作者:世界杯比赛怎么买

  “人类曾经为登月而竞争,为建造最高的超高层建筑而竞争,现在也开始为建造最环保可持续的建筑而竞争了。在人类争先恐后的各种竞争中,Sara Kulturhus项目应该是为数不多的良性竞争之一。”

  位于瑞典谢莱夫特奥市的Sara Kulturhus文化中心有20层,高达75 米,是世界上第三高的现代木结构建筑(仅次于挪威85米的Mjøstornet大厦和奥地利84米的维也纳HoHo大厦)。该项目所使用的木材都是取材于谢莱夫特奥60公里之内的森林(所有因这个项目被砍伐的树木都已经被幼苗所取代),所应用的大部分建筑技术也都来自谢莱夫特奥当地,是名副其实的“因地制宜、就地取材”。

  瑞典木材在寒冷的气候中缓慢生长而成,质地优良,特别适用于重型木结构的各种结构体系。Sara Kulturhus项目总共消耗了12200立方米木材,这些木材储存的二氧化碳量相当于斯德哥尔摩至纽约的航班飞行约13500次的碳排量。这栋高层木结构建筑不仅改变了城市天际线,也打破了人们对木结构的固有看法。

  谢莱夫特奥市正在进行城市扩张,基础设施、住房和办公楼等许多城建项目,引领着这座城市走向未来。这里不仅建成了占地面积相当于40个足球场的Northvolt电池工厂,更有将人们的目光引向蔚蓝天空的城市新地标Sara Kulturhus文化中心。

  谢莱夫特奥市长久以来对现代木结构的支持倡导和项目实践,为Sara Kulturhus文化中心项目奠定了基础。自2014年市政府制定现代木结构建筑发展战略以来,约有50个建设项目全部或部分采用木结构。这一地区的森林资源丰富,使用木材作为建筑材料的传统,实际上已经深耕了几十年。而最关键的成功之钥,是这一地区先进的木结构专业能力——从教育科研到木结构企业,产学研贯穿了从森林管理到木结构生产施工的整个产业链。对木材的信仰,专业资源的共享,让产业链上的各方互惠互利,也让市政府坚持在木结构的项目实践中出真知。

  谢莱夫特奥市期望在2030年实现90000居民的发展目标,因此,文化和旅游在城市发展过程中的作用也不可或缺。2015年6月,市议会达成一致意见,决定建造一个新的艺术中心,并于同年11月发起了设计招标,吸引了55个投标方案。White Arkitekter事务所凭借他们的“Side by Side”方案一举中标。

  “我们想大胆尝试,冲破天花板,建造一栋木结构高层建筑。谢莱夫特奥市本就是‘瑞典木结构之城’的成员,也有自己的木结构建筑发展战略。市政府作为我们的甲方,有着丰富的木结构项目经验。他们一直积极参与这个项目的全过程,大力支持和投入,对项目成功至关重要。市政府从来没有犹豫过要用混凝土,也从来没有试图控制我们的设计创作,真是难能可贵。因为在很多其他项目中,建筑设计常常要被甲方所左右。”

  可持续发展是谢莱夫特奥城市在许多发展领域的共识。这座城市致力于在绿色转型和可持续城市开发方面成为全瑞典的排头兵。而可持续建筑不只关乎气候,人文视角同样重要。Sara Kulturhus文化中心就为大众和艺术提供了相互接受、打破界限的机会。

  Sara Kulturhus文化中心位于谢莱夫特奥市中心的Möjligheternas Torg和新交通枢纽之间,占据整整一个街区。大楼的命名源自瑞典的伟大作家Sara Lidman,她就出生和成长在这里。Sara Kulturhus文化中心高75米,低层部分包括市图书馆、六个剧场、两个艺术展厅、一个会议中心、一些餐厅。而Wood Hotel木之酒店位于高层部分,包括205间客房、餐厅、SPA水疗中心、健身房和会议厅等设施,助力谢莱夫特奥地区的旅游业。从酒店可以欣赏到谢莱夫特奥这座瑞典北部城市的壮观景色。这座建筑的出色之处,不仅体现在外在的优美和雄伟,也体现在内在的可持续性方面。

  “我们往往在传统的混凝土建筑中,试图用昂贵的饰面板来获得温暖的感觉。在这个项目中,我们大声地赞美木材,彻底将混凝土抛诸脑后。木结构是一种卓越的材料,我们团队每个人都希望它充满建筑的室内空间。木结构也让我们返璞归真,摆脱了在这种大体量建筑中通常所需的许多其他建筑材料,大大减少了材料消耗和浪费,实践了环保可持续的原则。此外,像这样在室内大量木结构时,木材与室内气候就发生了反应——通过吸收和释放来平衡调节空气中的湿度。所以木结构建筑往往比混凝土建筑的室内气候更好更舒服。”

  混凝土是地球上使用最广泛的人造材料,是消耗量仅次于水的资源。根据英国皇家国际事务研究所Chatham House的数据,生产混凝土主要成分水泥,约占世界二氧化碳排放量的8%。与木材相比,混凝土的碳足迹是巨大的。每生产一立方米混凝土,就会向大气释放一吨二氧化碳。而森林吸收大量二氧化碳并一直储存在木材中,直到腐烂或燃烧时才释放,有利于长期降低大气中的二氧化碳。

  用于建造Sara Kulturhus的交叉层压木材CLT,储存着大量树木生长过程中自然吸收到木材中的碳元素。尽管砍伐森林、木结构加工和施工建造过程消耗了少量能源,但木结构建筑的总体碳排量,与CLT中“封存”的大量碳相比只是九牛一毛。

  “Sara Kulturhus项目总共消耗了12200立方米木材,这些木材储存的二氧化碳量相当于斯德哥尔摩至纽约的航班飞行约13500次的碳排量。而且这些木材都是取材于谢莱夫特奥60公里之内的森林,所有因这个项目被砍伐的树木都已经被幼苗所取代。所以Sara Kulturhus真的是一座气候友好型建筑。”

  在Sara Kulturhus中,1-4层的文化艺术场馆采用预制CLT和胶合木框架结构。22米长的胶合木梁横跨整个空间,中间没有支撑隔断,形成了一个灵活和开放的空间,可适应各种大型活动的功能需求。梁架在木结构柱上,辅以钢桁架加固。偌大的大堂就像一座华美的宫殿,充满了熠熠生辉的灯光、巨大的木结构梁柱和通透的玻璃幕墙。

  5-20层的酒店部分,采用木结构预制模块单元结构作为酒店房间。在施工时,两个CLT电梯井之间的模块单元,像乐高积木一样被摆放整齐再层层堆叠,搭建出13层酒店。模块化房间的保温玻璃,也是在工厂就预制安装好的。模块在施工现场搭建完成后,大楼的外立面再统一安装透明的玻璃幕墙,提供全天候的保护。太阳落山后,热量保留在两层玻璃表之间,当然也可以通风排出。

  “我们的中标方案和实际竣工的建筑之间的主要区别,是我们在低层文化艺术部分采用了木结构楼板,而不是我们原始方案中的木材和混凝土的复合材料。现在,混凝土现在仅出现在首层地面、地下室、以及五层传递钢结构桁架应力的加强楼板。此外,我们还在最高的三层采用了混凝土地板,直接架设在木结构柱上减少顶部的振动。”

  “预制装配式的建造更加精确,减少了施工变更,缩短了施工时间,更节省施工成本,使我们实际上以一种经济的方式完成了项目。我们的建构逻辑,是让人们容易理解这栋建筑的结构逻辑。因此,我们强调了建筑工业化生产的理念,让所有结构构件都在工厂里预制,在现场装配。将酒店房间模块层层堆砌,也是建筑在表达自己的建构逻辑。”

  在 Sara Kulturhus的建设过程中,消防安全一直是重中之重。除了安装喷淋系统,所有的木结构都经过了防火处理,电梯井内侧的CLT也包覆了石膏板。高层酒店部分的结构设计满足R90防火安全等级,低层文化艺术部分的防火等级为R60。(其中R代表承重能力,数字表示结构在火灾中保持承重能力的分钟计数)

  位于谢莱夫特奥附近的Burträsk的TK Botnia公司,是参与Sara Kulturhus文化中心项目的当地企业之一。他们为文化中心设计了先进的胶合木和CLT结构,进行结构计算,设计连接方式和连接件,负责3D建模和所有结构构件的出图,并提供装配指导。

  “这栋建筑比较复杂,尤其是因为它采用了需要相互连接的两个不同结构体系。我们面临的主要挑战是高层酒店部分,尤其是要想办法减少高层振动,加强结构稳定性并将荷载顺利传导到地面。我们的一大优势,是离胶合木和CLT构件的生产商Martinsons公司很近。”

  挪威Hent公司是Sara Kulturhus文化中心的施工总承包商,他们在2018年3月公开招标后就开始项目进度规划和计算项目成本。Hent公司在木结构建筑施工管理方面有多年的积累,例如位于挪威布鲁蒙达尔的Mjøstornet大厦(18层,高约85米,2019年3月竣工)就是由他们施工总承包。尽管这两个项目在建造技术方面大相径庭,但Hent公司从Mjøstornet项目中获得的经验,是他们赢得Sara Kulturhus项目施工总承包投标的重要因素。另一方面,Hent公司非常重视建设项目的可持续性和气候足迹,承包大型木结构项目也是为可持续发展和控制气候足迹做贡献。

  “设计一个建筑方案和把它建造出来,完全是两码事。在这个项目中,我们尊重各个专业,与其他参与单位并肩作战。我们让设计人员在施工阶段到场参与,缩短了施工过程并培养了很好的团队精神。

  我们公司长期以来一直非常重视可持续发展,我们的可持续发展计划涉及多项联合国可持续发展目标,我们也制定了自己的碳中和长远目标。木结构是实现这些目标的关键。”

  这个项目可持续性最重要的体现,也许在于与当地木材行业的紧密关系,因为运输在一个建造项目中对气候环境的影响颇大。距离谢莱夫特奥60公里的Martinsons公司的Bygdsiljum工厂为Sara Kulturhus项目生产木结构构件,包括胶合木梁和柱,CLT墙体、楼板和天花板。这也是Martinsons公司迄今为止参与的最大木结构项目,消耗了约10000立方米 CLT和2500立方米的胶合木。

  Martinsons公司还向Derome公司位于谢莱夫特奥郊外Renholmen的木结构工厂交付了CLT构件。Derome公司负责在工厂组装Sara Kulturhus文化中心的酒店模块单元,然后再由Martinsons在施工现场搭建。这两家本地公司之间的配合是卓有成效的,Jesper Åkerlund希望未来有更多这样的合作。

  “这样一个大型项目包含了几种不同的木结构体系。作为木结构建造商,我们对于新的合作形式必须保持开放的态度。通过Sara Kulturhus项目,我们已经证明,从设计到生产再到施工,木材完全可以和钢筋混凝土一样,用来建造大型项目。我很自豪能和几家公司一起踏上这段旅程。”

  建筑能耗约占社会总能耗的40%,建筑业的温室气体排放也占总量的40%左右。而在商业建筑中,约45%的能源都消耗在供暖、通风和空调系统上。在供能过程中,高达30%的能源被浪费了,能效很低。

  瑞典谢莱夫特奥市的这栋20层的Sara Kulturhus文化中心,融汇了先锋的建筑设计和技术,其能源系统是一颗皇冠上的明珠,引领了该市已经非常先进的可持续城市建设规划。

  是什么样的创新技术使Sara Kulturhus文化中心接近碳中和呢?能源巨头Skellefteå Kraft和跨国公司ABB为项目设计了多维的能源方案,在不损失项目商业利润的前提下实现了可再生和可持续的能源方案。

  Skellefteå Kraft为项目装备了太阳能光伏板、太阳能电池、水暖电一体化热泵,甚至喷淋系统也采用了可再生能源来驱动。Sara Kulturhus在供暖过程中失散的热能,又被回收到能源系统中,因此实际上是没有能源浪费的,而且所有的能源都来自可再生能源。

  “Sara Kulturhus项目的能源解决方案非常灵活。从区域供暖到太阳能,再到Northvolt公司制造的电池,我们同时配备多种能源,而且这些系统都很容易校准和调节。Sara Kulturhus文化中心周边的用户也能获益。例如,一辆电动公交车停在Sara Kulturhus文化中心附近的公交站充电,我们就可以采用Northvolt电池而减少区域供暖系统的用电负荷,从而实现用电错峰和减少电费。”

  为了监控这套综合能源方案,Sara Kulturhus采用自动人工智能技术来控制建筑物中能耗最大的供暖和制冷系统,使其更加高效灵活地应对室内外的使用需求。

  ABB提供的人工智能技术,可以自动分析建筑能源系统的运行状况和影响建筑的外部因素,识别系统中需要改进的问题并执行优化。这项人工智能技术几乎不需要人为干预,就可以立即根据建筑环境的变化(如演出观众人数)做出调整,时刻保持最高的建筑用户舒适度和能源效率。

  ABB的平台还可以直观监控和优化建筑物的能量流,统计建筑物消耗了多少能源,能源用于什么功能(例如供暖、通风和照明等),以及能源的来源(例如区域供暖、电池或太阳能光伏板等)。ABB的智能能源管理应用程序,持续地监控和调节建筑物能源的供给、消耗和储存,可大大降低建筑物的能源成本。

  Sara Kulturhus的能源系统也与附近的外部建筑物乃至整个谢莱夫特奥市的能源网络相关联。Sara Kulturhus过剩的能源可向外部供给,或储存在内部的电池中。这个智能化能源方案背后的精神,就像备受瑞典儿童喜爱的卡通人物 Bamse一样。

  “当你又高大又强壮时,你也要像Bamse一样善良和分享。Sara Kulturhus的能源方案不仅是为了节能和尽可能实现碳中和,也为了造福周边区域。”



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