混凝土是当代重要的建筑材料之一，它帮助城市迅速扩张边界，同时使人类在建筑纵向上达到了从未企及的高度，在近几十年来为城市的快速与高效建造提供了可能，摩天高楼拔地而起，城市经济也空前繁荣。

但高楼建设伴生的种种问题也随之接踵而来：城市热岛效应、制造混凝土的砂资源不可再生且供不应求等等，这使得我们不得不停下建设城市的脚步，寻找新的可替代混凝土的新型建筑材料。

今天，得益于全新的建筑材料研发技术，新型木材交叉层压木板（Cross Laminated Timber正交胶合木，下称CLT）诞生于世，现已广泛应用于世界各国大型木结构建筑建造中，它将为人类建筑技术的发展带来更新的突破。

CLT是什么？它与一般胶合木有什么区别？

CLT工程木图片

提到CLT就不得不提到它的前身——胶合木，胶合木的学名是：胶合木层压集成木材，是将多层木材压合形成单个结构的构件，是单独的规格材在一定条件下胶结在一起制作而成的结构用材。胶合木可弯曲可直面，但纹理却只能顺沿一个排列方向，胶合木的结构强度也受限于此。

CLT制作简易预览图

然而，CLT是由多层板胶合成的一个整体，可实现板材或面层，甚至墙体的加工成品。

它通过以垂直角度连接木材层，在两个方向上获得面板的结构强度，部件更厚实，因此也具备很大的拉伸和压缩强度。

“由于在纵横层上交叉走向的特殊排布模式，木材自身的轻微形变几乎很难影响到整体，因此CLT整体的静力荷载和稳定性性能均有所提升。”—— Exposición de Jorge Calderón dictada en el seminario inaugural del programa de difusión tecnológica "Proyectar, manufacturar y construir de forma sostenible con sistema de madera contralaminada (CLT)" | 07.11.2017. Disponible en Youtube.

正在吊装的CLT板材

CLT的尺寸多样：高度可达2.4米至4.0米，长度可达12米，此外，它还能被切割成片状通过低平台卡车运输，运输成本更低，运输更便捷。

近年来CLT已在欧洲普及并逐渐受到建筑界的持续关注，成为木结构建筑的首选材料之一。

CLT对环境有什么影响？

目前世界范围内的建筑行业都以钢筋混凝土为主要材料，但相比于木材，混凝土建筑在建造施工的过程中产生的碳排放量实在太巨大了，我国建筑业的碳排放量约占总排放量的50%。

水泥（也称为波特兰水泥）是混凝土的主要成分，也是混凝土碳排放的主要来源。在水泥生产过程中，二氧化碳的排放主要来源于两个时间点：大约40%的二氧化碳排放来源于生产过程中化石燃料的燃烧，剩余60%来源于加工过程中自然发生的化学反应。

相比之下，由天然木材制成的CLT就有着得天独厚的环境优势：众所周知，树木在成长过程中可以将碳储存在木材内部，森林也因此被称为“天然碳库”。而使用天然木材制成的CLT也具备这样的“固碳”功效，它能将“碳”以各种建筑形式储存在建筑中，让建筑本身也成为森林一般的“人工碳库”。

尽管人们在提取和生产过程中不可避免使用能源，但由于其中一部分碳都被“固定”在木材中，CLT生产的碳排放量也远远小于其他建筑材料，是对环境友好的环保建材。

生产过程中不同建造方式的能源消耗（GJ/m2）对比

作为建筑材料，CLT的承载力如何？

CLT曾被称为“未来的混凝土”。在强度方面，CLT具备钢筋混凝土同样的结构强度，但与钢筋混凝土不同的是，CLT拥有极高的韧性，只有承载极大的变形才会崩塌。

有研究表明，1立方米的混凝土重约2.7吨，而1立方米的CLT仅重400千克，却有着与同体量混凝土相当的承载力。正是由于层压式结构的这种承重能力，即使在极端条件下，建筑也很难被摧毁。

最早进入大众视野的 CLT 建筑——装置“The Smile微笑”

上图所示的CLT景观装置“微笑”也向我们展现了CLT木结构的结构韧性，该项目使用CLT打造了一个 34 米长的曲线形木结构空间，其最高处离地面3米，在两端没有额外支撑的状况下，依然能够稳稳地屹立不动，游客甚至还可以进入装置内部自由活动，走到两端时便犹如浮空一般。

2021 年，国际规范委员会决定将 CLT 结构建筑纳入国际建筑规范 IV-A 级，这就意味着CLT木结构建造高楼成为可能。

目前全球最高的高层CLT木结构建筑之一：瑞典Sara Kulturhus 中心（高达260英尺约79米）

木材燃烧速度为每分钟0.7至0.8毫米，遇火还会形成碳化层，这种碳化处理过程是一种自然现象，树木可以靠碳化层保护自身。

木材遇火形成木质碳化层

如果CLT墙体厚度为100mm，即使是表面没有任何处理的木材，耐火极限也有2小时。在耐火测试中，CLT墙体能持续耐火3小时6分钟，这个结果比目前的防火规范要求长一个多小时。

火灾中失去强度的钢筋搭在木结构横梁上

更有研究表明，CLT的抗火等级为 REI 90，意味着它能在燃烧的 90 分钟内保持足够的承重能力，而未受保护的钢材 REI 等级仅为15，其抗火性能远远不如CLT。

Ascent 公寓

目前世界上最高的重木建筑 Ascent 公寓，高达85.4 米，项目所用的 CLT 采用了来自汉高全新一代防火型聚氨酯粘合剂乐泰普邦 Loctite HB X，这种新型防火粘合剂也将会陆续应用到其他CLT木结构建筑中，CLT的防火性能也将更加强悍。

CLT的耐用性如何？

木材最大的天敌是湿度和气候，裸露的木材容易受到磨损、腐蚀，因此CLT的耐用性也是人们关注的重点之一。

目前增加CLT耐用性的手段有很多，除了常规的在板材表面加保护层，如纤维水泥、砖材、石材或其他材料，还可以在其表面涂刷植物油和矿物质涂料。

为CLT涂刷矿物质涂料

其中，植物油适用于室内，矿物质涂层适用于户外，主要用于墙体。这些产品都没有异味，对人体也基本无害，涂刷使用简便，涂刷完毕之后可以在CLT表面形成一层保护膜，有效增加CLT的耐用性，使CLT建筑能应对各类环境的挑战。

英国自由民学校游泳馆（CLT木结构）

CLT板材是可预制的高精度材料，其尺寸和规格都可以通过数字化达到精确无误，这样生产出来的构件可以做到安装时严丝合缝，因此，CLT的安装工作通常只需要交给装配工，安装施工也更加快速便捷。

正在装配的CLT木结构建筑

虽然CLT项目设计预制的时间会有所延长，但其装配速度却非常快：一个200平方米的CLT木结构住宅项目，仅需少量人力（大约4位工人）、5天时间就能完成装配工程。

英国Stadthaus公寓

英国Stadthaus公寓装配现场

英国的Stadthaus公寓是一栋9层的CLT木结构建筑，它由29间公寓组成，据统计，它的装配时间只用了仅仅27天，这是传统钢筋混凝土建筑项目无法企及的建造速度。

CLT未来可期

加拿大国宝级建筑师Michael Green在TED演讲《Why we should build wooden skyscrapers》中说道：“我相信未来是属于木结构高楼的，因为高科技水平的CLT木结构材料很大程度上满足了各类建筑对于建材强度和安全性上的各类需求，能造出符合要求的城市高楼，木材在将来也会主导建筑材料的流行趋势。”

Michael Green在TED演讲

诚如他所言，近年来木结构建筑发展飞速，在各建筑领域都有了更广泛的应用，比起钢筋混凝土建筑，它更符合人们对于未来居所的期待：更宜居、更舒适、更环保、更节能、可持续。

相信在未来不久，CLT木结构建筑就将成为城市天际线的崭新风景线，CLT也将逐渐取代不可再生的混凝土材料，成为城市建筑建造的主要材料之一，为我们展现木结构建筑的无限可能。

哥伦比亚大学校园门户  建筑设计：Perkins & Will

美国丹佛Return to Form  建筑设计： Tres Birds

拉丁美洲Tamango大楼 建筑设计： Tallwood

纽瓦克市办公楼 建筑设计： Michael Green Architecture

多伦多树塔  建筑设计：Penda

苏黎世机场A航站楼  建筑设计：BIG+HOK

中林木结构  预建碳中和

图片来自网络 | 侵权联系删除

参考资料：

https://www.archdaily.cn/cn/997451

https://www.archdaily.cn/cn/870785

https://www.archdaily.cn/cn/923782

https://www.ted.com/talks/michael_green_why_we_should_build_wooden_skyscrapers