日本CLT技術研究所:發展CLT木構的10大理由

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日本CLT技術研究所:發展CLT木構的10大理由

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日本CLT技術研究所:發展CLT木構的10大理由


CLT是什麼

CLT是「Cross Laminated Timber」的縮寫,中文翻譯有很多版本,台灣主要採用「直交集成板」稱之,其他類似的翻譯還包括正交膠合木、正交層板膠合木、交叉層壓木材、縱橫多層次實木等,CLT是一種新型的工程用木材,其構成與合板類似,惟構成元素不同,透過木材直交的方式層積而成,主要發展由奧地利始,自1990年代中期以來迄今發展迅速,目前世界各國均以此作為中高樓層建築之發展構件,同時歐洲、美國、日本均有相關的規範、標準以及工廠量產生產。

CLT工法表現建築結構之美

這種強度重量比遠高於混凝土的工程木材料是由數層異向排列的規格木材進行層壓膠合製作而成的,是用來建造樓板、牆體和屋頂的理想板式材料;由於CLT是以多層結構層板構成,有效率地利用了原料,採指接方式可以達到所需的長度,藉由膠合形成所需的尺寸;CLT的生產技術已經可以製造出巨型的結構構件,而且生產能耗很低。CLT比同樣尺寸的其他結構材強度和剛度更大,也比鋼材的強度重量比大;不僅意味著CLT梁的跨度可以很大,且中間無須支撐構件;而且意味著建築師、工程師們可以突破各種限制進行建築設計,無論是設計小住宅、還是商店大屋頂,或是公路橋樑。沒有其他建築材料比CLT更能表達建築結構之美。

10個發展CLT木構的理由

日本CLT[/tag]技術研究所針對CLT這項工程材料與建築,從材料特性與環境友善角度切入,提出了10個發展CLT木構[/tag]造的理由,茲分述如下:

1. 可展現日本建築設計的智慧

日本,四個季節的氣候變化明顯而豐富,長期以來一直採用深簷設計作為保護房屋免受有時惡劣的氣候影響。而CLT重量輕且強度高,是製造這種深簷的良好建築材料。同時CLT不僅可以增強立面設計,更具有高度的設計自由度優點,未來亦可將CLT融入日本傳統民居風格中,不僅僅是現代化的建築。

2. 可展現木材本身的魅力與優點

木材溫潤的質感和氣味使人感到安心,因此日本在室內早已積極地以木材進行室內裝修。但在CLT建築中,木材既是結構又是裝飾材料,目前日本CLT[/tag]尺寸可達12 x 3 m,厚度為90~270 mm,以此進行加工設計,亦具有質地柔軟和質感深厚的雙重特徵。

3. 木質構造可展現對地球環境的貢獻

森林占日本國土面積的67%,約三分之二以上。由於成熟的森林對吸收二氧化碳的貢獻較低,因此有效的利用可再生的人工林森林資源對目前國際上所關注的各項環境議題,均有助益。

CLT建築使用的木材量是傳統建築的四倍以上,因此從建構和培育健康森林的角度來看,CLT是一種具有高度社會貢獻的建築材料,也可以使用每個地域的木材進行CLT的生產,地產地消可將進一步強化國人在地木材利用的情感。因此使用這種天然木材衍生的建築材料不僅是人體和心靈,也是對地球環境友善的選擇。

以地板面積 136m2(41 坪)之住宅為例,比較不同結構型態之 主要構材製造時之二氧化碳排放量時,傳統木質樑柱構法住宅為 5,140kg,鋼筋混凝土造住宅 21,814kg,鋼骨預鑄工法住宅 14,743kg, 可看出木質構造住宅之二氧化碳排放量最低,最符合「綠建築」之目標。

尤其木構住宅之主要構材的木材,係取自可再生林木,其廢料容易 再資源化,構成成分之 50%為碳元素,因此,一棟 136m2 建坪面積木構住宅可貯藏 5,670kg 碳素,大規模之木構造建築社區相當於一座 「都市森林」,對於地球環境有相當正面之效應。

4. 木材具有高耐用性

即便是在炎熱潮濕的日本,只要正確的使用木材與保護木材,木材將是一具有高耐久性的材料,因此日本仍具有存在超過1000年的木造建築,CLT由木材所構成,同樣保有這樣的優點。此外,由於木材可以固定二氧化碳,因此CLT的使用壽命對於減少全球二氧化碳排放量更具有重要意義。

5.木材是一種天然的機能材料,具有環境調濕之性能

與鐵和混凝土相比,木材具有天然的溫暖感,可以保持適度的濕度和溫度,提供良好的居家舒適度。而CLT被認為是最接近實木的建材,製造過程中所使用之膠合劑用量低,使用非甲醛系膠合劑則更無有害的甲醛逸散量問題,因此CLT可被認為是一種不僅對人而且對寵物犬貓的身體都有益的建築材料。

6. 促進大型建築物的輕量化

木材的比重約為0.3~0.8 g/cm3,相較於混凝土的2.3 g/cm3和鐵的7.8 g/cm3,另由比強度角度視之,木材之比強度更是鐵和混凝土的幾倍至幾十倍,因此,木材是一種質輕而強的建築材料。這樣的材料可以減輕中型建築物的地面加固負擔,並且即使在大型建築物中,將CLT用於地板和承重牆的比例在日本也逐年增加。

7. 具有高耐震性能

日本是地震頻繁的國家,近年來經歷了幾次地震,因此對於建築防震之意識相當強烈。而高剛性的CLT也被稱為具有高抗震性的材料,日本所進行的全尺寸振動台實驗試驗中,CLT建築物的變形相當低,同時建築物亦無損害,結果更指出即使在地震後CLT建築仍可繼續用。

8. 具有高耐火性能

一般人們對於木材之印象傾向於木結構容易著火,因為木材可燃,但事實並非如此。木材燃燒時,表面會形成炭化層,此炭化層形成天然的保護層,減緩了內部燃燒的速度,在CLT結構中,這樣燃燒特性亦須在結構計算中被考量。

在實際火災中,鋼構建築直接暴露於火場,其強度下降相當明顯,建築物亦容易坍塌;而在CLT的建築中,即使在火場30分鐘後,CLT仍保有相當強度而不致坍塌。因此CLT可被視為具有保護生命和房屋免受火災傷害的最佳材料。

9. 具有優異的隔熱與斷熱性能

日本,既要應對夏季的高溫,又要應對冬季的寒冷,隔熱是保持家中舒適感的關鍵。木材的熱傳導係數是混凝土的1/10,是鐵的1/350,因此以木材為元素的CLT結構自然具有相當優異的的隔熱與保溫性能,因此在冬天可使房間保持溫暖,夏天可使房間保持涼爽。而在防火時效試驗中也證實,以12 cm厚的CLT做為牆體,於標準火場試驗中,非曝火面具有良好的遮焰性與阻熱性。

10. 木構建築主要採預鑄工法及乾式施工,可縮短施工週期

建築施工中使用的所有CLT在交付現場之前,均已在工廠進行預處理,由於加工尺寸精度高,因此現場組裝工作可相當順暢的完成。特別是在大規模的施工中,與其他施工方法相比,施工週期存在很大差異,可有效地節省時間成本。
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