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来源:加拿大木业(ID:canadawood)
Ascent是位于美国密尔沃基市的一座25层的木结构大楼,项目于2020年8月开始施工,将于2022年7月1日竣工。Ascent高284英尺(86.56 m),该项目打破了美国对木结构建筑85英尺的高度限制。
© Korb & Associates Architects
如果按时完工,Ascent将打破纯木结构、以及砼木结构的高度记录。它的高度将超过世界上最高的木质建筑——挪威Brumunddal的一座12.2万平方英尺的综合体建筑Mjøstårnet(高85.4米),该建筑已于2019年3月完工。
Mjøstårnet, Brumunddal © Ricardo Foto
目前,美国最高的木质建筑的高度为85英尺,即2018年在俄勒冈州Portland建成的Carbon 12。在美国,由于消防安全的限制,木结构建筑的高度不能超过85英尺。
© carbon12
Ascent由一栋19层木结构住宅楼和一栋六层的混凝土结构停车裙楼组成,该项目共使用了8万多立方英尺的胶合木和336,000平方英尺的正交胶合木(CLT),制造成17种不同尺寸的1150根胶合木柱和50种不同尺寸、36种不同长度的1320根胶合木梁。
© ENR
一座超过高度限制近200英尺的木结构“摩天大楼”,如此之高的木结构建筑,其建筑开发、融资、保险、设计、细节、材料采购、制作和施工的都是没有先例可循的。这显然是一个高难度的任务。
最初,Ascent团队中对重型木结构有经验的人就不多,更不用说超高层木结构大楼了。Ascent在当地的合作开发商New Land Enterprises的总经理Tim Gokhman说:“如果我们知道所有这些挑战,我们可能就不会开始这个项目了。”
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安全设计
两名高级消防官员被邀请担任委员会的客座顾问。“如果没有消防部门的批准,计划书就会被否决,”Mark Gardetto说。他是DNS主管和消防工程师,也是委员会会员之一。除了保证建筑住户的安全,“我们还必须确保应急人员的安全不受影响。”
在考虑大楼的安全问题时,委员会主要关注大火是否会破坏建筑物的结构完整性。其他主要的安全问题包括:木材在施工过程中是否容易发生火灾,楼梯间和公共走廊的出口保护,以及大楼消防系统的有效供水。
因此,市政府要求从木材安装开始到最终入住,都要在电梯核心位置安装临时的消防系统。同时,永久的消防系统需在入住前投入使用。
立管和消防喷头有两个供水水源,如果一个水源出现故障,另一个水源仍能工作。每个居住单元内都会有增强的烟雾探测系统。
此外,Ascent采用现浇混凝土楼梯间,公共走廊区采用石膏混凝土墙面,以提供更强大的防火保护。
© Korb & Associates Architects
© Korb & Associates Architects
建筑物中一半的重型木构件都会裸露在外,而不是被隐藏起来。当木柱燃烧时,它的表面会产生炭化,从而绝缘并保护核心构件。燃烧测试表明,适当增大暴露在外面的胶合木柱横截面面积时,可以形成4英寸厚的炭化层,达到三小时的耐火极限。
© FPL
结构设计
在结构方面,Ascent团队借鉴了俄勒冈州Portland的Framework项目经验,该项目是一座148英尺高的木制建筑,已获批准,但由于开发问题一直没有建成。
Ascent的木结构大楼将包含259个单元,包括一室、两室和三室的租赁公寓和设施空间,从这里可以看到附近密歇根湖的景色。
© Korb & Associates Architects
© Korb & Associates Architects
为了抵抗重力荷载,这座平面呈L型的大楼将采用胶合柱和梁来支撑CLT楼板。和胶合木一样,CLT也是一种工程木产品,因其由相互交错的层板胶合而成,在两个方向均有很好的力学性能,可制作成为墙体和楼屋盖的结构构件。
大楼的六层裙楼采用后张法预应力楼板(post-tensioned floor slabs)。建筑的两个混凝土核心筒可以抵抗侧向荷载。地基由162根桩组成,桩长125英尺。
© Thornton Tomasetti
使用木材可以减少一些成本。由于木材的重量比混凝土轻,因此桩径更小,桩数更少。此外,由于木构件是预制的,因此安装时间也比现浇混凝土短。该团队预测施工时间为22个月,比现浇混凝土节省了4个月。在一般情况下,这相当于节约了50万美元。
由于Ascent项目的落地和智能化的建造方式,在美国,今年秋天出版的IBC 2021 (International Building Code,国际建筑标准)将允许木结构建筑达到18层。未来,高层木结构大楼可能会得到更好的发展。
参考资料:
https://www.enr.com/articles/50905-milwaukees-25-story-ascent-stacks-up-as-tall-timber-role-model
https://urbanmilwaukee.com/building/ascent/
https://www.wuwm.com/post/worlds-tallest-timber-tower-rising-milwaukee#stream/0
https://urbanmilwaukee.com/2020/08/31/eyes-on-milwaukee-construction-begins-on-worlds-tallest-timber-tower/
https://www.thorntontomasetti.com/project/ascent
https://www.greenbuildingadvisor.com/article/21-story-mass-timber-building-proposed-milwaukee
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