专访｜席卷全球的生物材料、绿色建筑浪潮下，建筑师最应该关心什么？

—— 2021年在迪拜世博会上亮相的英国馆“诗歌馆”，一座由裸露木材层叠而成的锥形木结构建筑，引发建筑行业的广泛讨论与赞誉。

作为混凝土和钢材的可持续替代品，木材与木结构建筑已经在全球引发了一场建筑材料变革的浪潮。而英国，诞生了世界上第一座使用正交胶合木CLT建造的高层大楼 Murray Grove，也成为了推动国际高层木结构建筑运动的先锋之国。

在这样的背景下，英国也涌现出一批卓越并富有热情的木结构建筑师，如Andrew Waugh、Gilles Retsin，英国著名建筑事务所 Foster+Partners 也在全球范围内进行木结构建筑项目的实践。

目光从英国转向中国，在生物材料和绿色建筑浪潮的全球席卷下，中国的建筑师们也同样关心着绿色材料与低碳技术。

Design Warehouse 采访了现任教于英国纽卡斯尔大学工程学院的黄浩宇老师，作为一名从事木结构建筑和木材研究的国际学者，以建筑之外的角度看建筑，讲述现代木结构的建筑革新和材料发展，谈谈建筑师关心的话题。

专访主题木建筑革新与材料发展

黄浩宇

英国纽卡斯尔大学助理教授

木结构建筑、结构振动控制和智能材料专家，曾主持国家自然科学基金青年基金，欧盟科学合作组织等机构的科研项目

D|W：在不断追求低碳发展的今天，您认为建筑师们应该关注什么？

黄浩宇 ：在碳中和的大背景下，我认为建筑师最应该关注的是“可持续性设计”。

第一，应该关注所使用的建筑材料的Embodied Energy和使用年限，Embodied Energy是指产品加工、制造、运输等全过程所消耗的总能源，是生产链中直接消耗和间接消耗的能源总和。Embodied Energy和使用年限的比值越小，越有利于可持续性发展。

第二，应该关注建筑材料和结构构件的回收与重复利用，比如不同建筑材料的可回收率是不一样的，建筑设计也应该考虑优先使用可回收率更高的建筑材料和产品。所以在设计中，应该更多地使用装配式建筑和可拆卸式节点，在构件尺寸设计中，也应该尽量使用常规尺寸和规格，以方便回收。总结一句话就是，design for dismantling。

第三，应该关注建筑的耐久性设计，这主要体现在建筑细部设计和材料性能上，比如说排水、防潮、防腐和防虫等等，建筑存在时间越久，可持续性就越强。

第四，要关注建筑拆除后建材填埋后的分解时间。生物质材料往往半年就可以分解，而钢材分解需要100年，建筑师应该多选择对环境影响最小的建筑材料。

第五，关注建筑使用期间的能源消耗情况，注重保温隔热和U值的计算，推动被动式房屋的大力应用。

在近现代，以钢材和混凝土为主导的建筑业消耗了大量能源，并排放了大量的二氧化碳，木质建材和木结构建筑因为其绿色节能、生态环保、高性能、低成本的特点逐渐受到行业的关注。木结构建筑将是建筑师“可持续设计”中的一个优选解决方案，有助于积极推动建筑行业的可持续发展。

“作为可持续建筑的倡导者，我们认为，建筑师需要参与我们这个时代的决定性问题，并成为解决气候崩溃、生物多样性丧失双重危机的解决方案的一部分。 ”

—— Andrew Waugh

D|W：可否介绍一下现代木结构建筑在国内外的发展情况？

黄浩宇 ：“双碳”的大背景下，木结构建筑无论在国内还是国外都具有巨大的发展潜力。2021年在英国举行的气候会议（COP26），也再次强调了碳中和的重要性，世界各国都协同做出了具有约束力的减排承诺。会议期间，生物质材料建筑受到了大力推广，如木结构和竹结构建筑，同期还举行了木结构建筑的相关展览，这对全球各国推进木结构建筑的发展具有重要意义。

相比欧洲和北美，中国的现代木结构发展刚刚起步。尽管我国现代木结构发展较晚，但是我国关于绿色建材、绿色建筑的政策一直在不断向前推进，发布了一系列法规助力现代木结构建筑的发展。近几年来，国内木结构建筑相关规范也在逐步更新，为多高层的现代木结构建筑发展创造了有利条件。

但同时需要承认的是，目前我国多高层木结构建筑的基础研究、设计规范和相关设计软件相较国外仍不完善，需要有更多学者和开发人员投入到相关领域的研究。

“在英国，有许多通过政策成功推动了木材建造的案例，包括伦敦哈克尼区和鲍伊区，它们都对新建筑采用了 "木材优先 "政策。早在1971年，英国就成立了木材奖项Wood Award，旨在鼓励和推广优秀的木材设计和工艺的，现已成为全球最著名的木材奖项之一。”

—— Timber Trade Federation

D|W：相较于其他材质的建筑，现代木结构建筑具有哪些低碳优势？

黄浩宇 ：木材是一种可再生、可多次循环利用的天然资源，同时木材还具有保温、隔热和节能特性，可有效降低建筑使用中的碳排放；另外，木材是一种轻质材料，其密度只有混凝土的约20%，所以木结构构件的运输和吊装都相对简单，适用于装配式施工，可大大降低建筑施工周期中的碳排放；并且，木结构传至基础的力较小，可使用承载力较小的地面基础设计，由此降低建筑材料的使用，进而减少碳排放。

随着国际上现代木结构的技术快速发展，使用现代技术建造的木结构建筑有能力为人们提供理想的生活、工作和居住环境，并为可持续发展战略贡献力量。

D|W：目前阶段，各国对于现代木结构建筑正在深入研究的主要问题有哪些呢？

黄浩宇 ：在木结构设计中除了要满足极限设计也需要满足舒适性设计。我们很多研究人员在保证木结构的安全性上做了大量的研究，为木结构的推广与广泛应用打下了扎实的基础。当大量木结构建筑投入使用之后，其舒适性将决定木结构建筑是否能走得更远。

木结构的振动性能是一个较大的问题，尤其是大跨度木楼板（或CLT楼板）在人致激励下，往往会产生较大的加速的响应。如果被动式加大楼板截面提高惯性矩来增强刚度，会导致大量的木材浪费。

我们都知道牛顿三大定律，其中一个是F=ma，如果F恒定，质量越小，加速度越大。由于CLT是轻质材料，产生的加速度很大，所以未来抗风和控制人为活动导致的振动需要继续深入研究。我一直在进行CLT楼板人致振动控制的研究，比如改变楼板边界条件，或者是增加调谐质量阻尼器来耗能减振。

研究成果详情：

www.ncl.ac.uk/engineering/staff/profile/haoyuhuang.html

D|W：现代工程木的发展对现代木结构有很大的推动，CLT材料在现代木结构的应用中具备哪些独特优势和挑战？

黄浩宇 ：目前市面上所使用的工程木产品主要有正交胶合木（CLT）、层板胶合木（glulam）、旋切板胶合木（LVL）和定向木片板（OSB），在现代多高层木结构中CLT使用最为广泛。

现代木材深加工技术已成功应用于木材加工业，深加工的典型代表是正交胶合木材（CLT），该种木材按照顺纹和横纹垂直交错叠合方式进行连接，胶合成高强度实木板材，可按要求定制面积和厚度，强度可替代传统建筑材料，有利于多高层木结构建筑的发展；其主要优点有：力学性能稳定、强度高；节能环保；CLT耐阻燃性能好，防火性能优异；适合装配式建筑；CLT的材料特性可有效突破木材在多高层建筑中使用的局限性。

就目前而言，CLT结构最大的挑战是抗火。抗火的问题往往来自于规范限制而不是技术限制。必须承认的是木材是可燃烧材料，目前各国消防局都对木结构的高度有着一定限制，很多国家的限制规定甚至非常苛刻。另外，普通民众普遍认为木结构比钢筋混凝土建筑更容易燃烧，从而会有畏惧感，也影响到了建筑开发商选择木结构。

但是通过正确设计，木结构的抗火问题是可以解决的。我认为CLT是一种很好的抗火材料，因为它燃烧时会形成碳化层，碳化层可以保护内部木材；另外，CLT燃烧速度是稳定的，一般以0.7mm每分钟的速度燃烧，所以耐火时限是可预测的。

在美国，很多消防局建筑就是使用木结构来建造的，因为消防员很喜欢木结构，他们可以准确预测耐火时限，知道什么时候该迅速撤离。因此，我认为随着CLT抗火研究的逐步深入和木结构抗火设计的逐步细化，高层CLT结构的防火限制将会被放宽。

“ Biophilia —— 人类、自然与生物材料之间的天然亲和力，是建筑界越来越感兴趣的一个领域。最近，我们对设计的亲生物方面有了更量化的理解，让它参与到我们建筑的整体愿景中。人们对健康及其与幸福的关系特别感兴趣，大量证据表明，亲生物环境 —— 包含天然材料以及模仿自然的环境会对人体产生治疗作用。正因为如此，木材是一种优秀的建筑材料，无论是在可持续性方面还是在亲生物方面。它的温暖和触感营造出温馨的氛围。 ”

—— Norman Foster