木头做的摩天大楼，还高达80层！“木材革命”将重新定义全球建筑业

编者按：直到100多年前，尤其是在亚洲，木材几乎一力承担了人类建筑物的承重结构。而当人类据说是因为生殖崇拜的本性而开始迷恋上摩天大楼之后，木材因为各种先天缺陷而逐渐将“建材老大”位置让给了钢筋水泥。

然而，随着科技的发展，木材料也悄悄进行着各类技术升级，一场“木材革命”正方兴未艾，其中最具代表性的，就是一栋计划在伦敦市中心建造的80层的木质摩天大楼。

道格拉斯冷杉，又称花旗松，堪称自然界的工程奇迹——只有几毫米长的木纤维细胞，组成了高达100米的树干。虽然自重能达到惊人的160吨，但在狂风暴雨面前，它依旧可以岿然而立。

如过要论比强度（即强度/质量），冷杉木是钢筋的3.5倍。给树木足够的时间，它可以吸收自重一半的质量的碳，并化为己用（即固碳作用）。而取之于它的木材则可以被雕刻成几乎任何形状。

就在加拿大的这片冷杉林不远的地方，一栋特殊的建筑悄然耸立，工人们正在完成最后的建造工序——这是目前世界上最高的木制建筑，它坐落于距离温哥华市中心几公里远的英国哥伦比亚大学校园内。

这座18层的高楼，沿用了四方的造型，虽然其貌不扬，但这代表了建筑领域的一次飞跃：原本因为易燃、脆弱、容易形变而退出建筑材料目录的木材，杀回来了！

Science News昨晚发表文章指出，世界各地的建筑师和科学家们，正在努力将木材这一古老的建筑材料重新带入现代化的城市中。木材加工技术的革新与人们环保意识的增强，在某种意义上激励了他们去做这样的尝试，木制建筑的限高节节攀升，也颠覆了人们“木材不适合现代建筑”的观念。

“我们现在还处于初步尝试阶段，”温哥华的建筑师迈克尔·格林说，“就目前看来，我挺享受这种类似120年前‘钢铁革命’时的感觉。”

目前看来，这座建筑在“世界最高木结构大楼”的宝座上坐不了多久。因为工程师们正在构思和设计高达80层的“木制摩天大楼”，那可就真的直上云霄，和钢筋混凝土大厦肩并肩了。

但从18层到80层，可不是动动嘴皮子就能做到的。在实验室中，科学家们正使出他们的十八般武艺，测试和更新他们加工木门、木墙、木梁、木天花板的工艺（貌似我们可以省下铺地板的钱了），目标只有一个：让木材在跌倒的地方重新爬起来。

2013年，格林设计的加拿大设计中心是一座29米高的木质建筑，也是当时北美地区最高的现代木质建筑，这个最高实在是带了太多限定词，比如“北美”、“现代”，因为格林办公司不远处就有一座111岁的木质建筑，“也就”34米高。

格林自己也承认：“搞了半天发现，俺只是在努力达到几百年前的建筑水平，有点心酸。”

其实，木质建筑的真正衰败也就起始于19世纪末期，那时，人们和摩天大楼坠入爱河，木材的缺点也被暴露无遗：木纤维细胞中空，脆弱、易折，形变完全无法预计，它会长蘑菇，还会燃烧。

1851年、1906年，旧金山；1871年，芝加哥；1872年，波士顿：火焰在吞噬了无数房屋之后，也燃尽了木材作为现代城市建材的最后一根稻草，并最终沦为郊区低层住宅的材料。

然而，建造现代木质建筑所用的多层复合板，早已不再和过去一样，由完整的树干打磨而来。它由不同层、纤维方向垂直的木料胶合而成。

相对于传统木料，这样的材料强度更大，抗形变，组合使用效果更佳。横向来说，复合板能在18米的跨度内保持坚挺，这也足以让它胜任地板这个职务。

如果要把房子往上造，那复合板究竟能承受多大的力呢？比如，你想开一个大趴踢？

复合板已经被发明了4分之1个世纪了，高大的木制建筑则刚刚开始成型。这也和当前环保的热点密不可分——树木可以固碳，可吸收CO2，释放O2。然而，制作钢筋混凝土，则需要碳的燃烧，产生碳的氧化物。来自新西兰坎特伯雷大学的一份报告表明，同样一座建筑，木质会比钢筋混凝土节省三分之一的碳消耗。

全球范围内，如果复合木板能取代钢铁，那么二氧化碳的排放将会减少15%-20%（其实这样的假设毫无意义，就好比全世界的人每天少呼吸一次，能省下多少吨氧气），但这是2014年林业研究报告的内容。

“很惊人。”来自耶鲁大学的报告主笔乍得·奥立佛如此评价。

当然，质疑的声音也不少。美国伯灵顿市佛蒙特大学的威廉·基顿的研究发现，在过去的一个世纪里，在英格兰，未开发的森林能比相同大小、被大面积开发的森林多储存了三分之一的碳。

他警告说，目前木材和钢铁，决不能简单地一对一交换，因为材料会影响设计，原本用钢铁能非常容易达到的设计，换成木材就可能困难得多。“木材不是万能的，”奥立佛说，“而且用木材代替钢铁，可能会给地球的森林系统，带来毁灭性的打击。”

然而，用木材盖楼突然变成了一种竞赛，除了温哥华这幢学生宿舍，在荷兰阿姆斯特丹，一幢21层的木制住宅楼也正在规划中，2017年将破土动工。

英国剑桥大学建筑师兼结构工程师，迈克尔·拉梅齐计划在伦敦建造一座80层的木制塔楼。他预计10年内就会建成，虽然他现在正在和他的助手们讨论是否要在建筑中加入钢质连接器。

当然，防火的问题也不容小视，至少在许多地方，木头都不能通过当地的消防验收。温哥华的学生宿舍就是一个很好的例子，建造者必须要向政府申请特别豁免权。当然，他们也必须作出一些妥协，比如在木板层中隔入石膏层，一些建筑的内核也换成了其它材料。

“除非这种设计最终被规章允许，否则纯木建筑不可能推广开来。”来自温哥华一家咨询中心的工程师埃里克·卡什说。

实际上，与其说木制建筑现在正在被广泛接纳，倒不如说它们还处于“临床实验”阶段。温哥华的木制学生宿舍表面，将会布满各种位移传感器和湿度传感器，以便观察在400个“残暴”的学生入住以后，这座建筑是否可以经受住考验。

与此同时，在美国加州大学圣地亚哥分校，科学家计划在2020年建造一座10层的木制建筑，并研究其防震特性。另，还有一组研究人员，正在研究木制建筑的防爆性。

对于消防工程师巴伯而言，把树枝易燃的概念，引申到巨大的木材上是没有任何根据的。巨大的木制结构，不仅承受火焰的能力不低，甚至，在它真的燃烧起来的时候，燃烧速度反而更加容易判断，而这将有助于更好地设计逃生方案等。

在耶鲁大学任教的建筑师艾伦·奥刚希说：“如果我们未来可以高效而稳健地建造大约8到10层高的木制建筑的话，就会具有深远的意义。至少，它能鼓励我们去思考如何将城市建造地更加环保。”

编辑：懒猴子

参考：W. Cornwall, Would you live in a woodenskyscraper?, Science News 2016, DOI: 10.1126/science.aah7334.

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