全球高層木結構建筑統計報告

在過去的數年間，人們對城市環境中大量增加高度的木結構建筑的發展產生了極大的興趣，其中許多是與其他材料混合的結構。該研究確定了全球目前已完工或在建的84座8層及以上高度的大型木結構建筑，并根據區域、功能和結構類型進行分析。圍繞這些項目積累的知識不斷增長，包括擬議的建筑，將為未來的高層建筑行業提供信息經驗。

概述

圖1. 位于挪威布魯門達爾的Mjast?rnet是目前世界上最高的木結構建筑，高85.3米，18層。? Nina Rundsveen

2017年，CTBUH出版了《Tall Timber: A Global Audit/高層木建筑：全球統計》。這項數據研究涵蓋了所有48個已知的七層及以上高度的木建筑項目，這些項目在當時或正處于提案狀態，或正在建設，或已經完成?，F在，全球有200多座七層或七層以上的大型木結構建筑，正在建設中，或已經建成，數量增加了四倍多。世界上最高的木建筑Mjast?rnet，位于挪威的Brumunddal(見圖1)，高85.3米，共18層，但這個高度將被美國密爾沃基的Ascent所取代，后者高86.5米，共25層，將于2022年8月完工(見圖2)。

圖2.美國密爾沃基的Ascent高86.5米，25層，預計將于2022年8月完工，成為全球最高的木結構建筑。? C. D. Smith Construction

數據范圍與調查方法

本研究中的數據是在近十年的學術研究中收集的，幾乎所有引起CTBUH研究和思想領導團隊注意的木結構項目，通過新聞報道、組織成員互動、項目提交、學術出版等等，都被錄入了一個主數據庫。

為了在整個報告中保持高度的可信度和一致性，研究人員將最低高度門檻設定為高出地面8層。這就產生了總共139座擬建、在建或已建成的建筑（見圖3）。將研究限制在在建或已建成的建筑上，使數據集減少到84座至少有8層樓高的建筑。

圖3.截至2022年2月，世界各地已建成或正在建設的8層及以上的大型木結構高層建筑，各項統計數據匯總。數據分別為：（1）按項目階段分組，n= 139。（2）按功能分組，n= 84。（3）按地區分組，n= 84。（4）按結構類型分組，n= 84。

按功能劃分

在全球范圍內，高層木結構建筑最主要的功能是住宅/酒店，包括54座建筑，占總數的65%。其次是辦公用途，有16座（19%），混合用途有12座（14%），機構用途僅占2%。許多開發商選擇這種材料是因為它的美學吸引力，在住宅單元或公共區域內暴露出結構和鑲板。

木材的親生物性也加強了在商業辦公室中暴露材料的價值，在企業競爭吸引現有員工回到辦公室并招募新員工時，這有望成為一個差異化的優勢因素。這推動了大規模木材辦公樓的租賃溢價，其數量預計在不久的將來會增加。

圖4.挪威卑爾根的Treet是目前全球第二高的全木結構建筑，高49米，14層。? Sparrow (cc by-sa) 

按地區劃分

作為高層木結構建筑技術的發源地，以及成熟的管理森林和世界上最嚴格的環境法規的故鄉，歐洲是擁有最多高層木材建筑的地區，約占總數的71%。其次是北美，這里有世界上最大的管理森林和悠久的使用木材的建筑歷史，占18%。

澳大利亞占總數的10%，擁有一些世界上最著名和最早的大宗木材高層建筑，包括墨爾本的Forte和布里斯班的25 King，鑒于該國的木材工業相對較小，這就更加引人注目了。大多數材料都是從歐洲運往海外數萬公里的地方。亞洲在數據集中只有兩座建筑，但預計在未來幾年會有顯著增長。

圖5.奧地利維也納的HoHo(84米，24層)，于2018年完工，是目前世界上最高的混凝土-木材混合建筑。? DERFRITZ - Fotograf (cc by-sa)

按結構材料劃分

每個建筑所使用的結構材料在統計中同樣重要。主要類別有全木結構、混凝土-木材混合結構、鋼-木混合結構和混凝土-鋼-木混合結構。

· 全木結構

要成為 "全木 "結構，主要的垂直和橫向結構部分都必須由木材構成。一個 "全木 "結構可能包括在木材部件之間使用局部的非木材連接。一座木材結構的建筑，其地板系統為混凝土板，或在木梁上鋪設混凝土板，仍被認為是 "全木 "結構，因為混凝土構件并不作為主要結構。一個著名的例子是挪威卑爾根的Treet（見圖4）。

· 混凝土-木材混合結構

在這些建筑中，垂直或橫向承重系統的一個重要元素是由混凝土制成的，通常表現為一個混凝土核心筒支撐著一個木質框架。其他常見的例子包括使用橫向跨度元素的建筑，如梁，以及由混凝土制成的垂直承重柱，木材作為主要地板裝飾系統。市場上的一些工廠預制系統將混凝土框架與墻壁或地板的木材鑲嵌板結合起來，或將木材框架模塊與預澆混凝土樓板結合起來。目前最高的混凝土-木材混合建筑是奧地利維也納的HoHo，84米，24層（見圖5）。

· 鋼-木混合結構

圖6.瑞典謝萊夫特耶的Sara Kulturhus(73米，19層)是目前世界上最高的鋼-木混合建筑。? White Arkitekter / Ake Eson Lindman

在木-鋼混合結構的建筑中，垂直或橫向承重系統的一個重要元素是由鋼制成的。最典型的是，這將是一個抗側力系統，如鋼結構核心筒、屈曲約束支撐、周邊框架或外骨架鋼支撐系統以及由柱子和梁組成的重力系統，與木質地板或墻體系統相互作用。一般來說，這種結構分類是為了反映大量使用鋼材的情況，超出了典型的大規模木材和木結構建筑所使用的緊固件和連接器。目前最高的鋼-木混合建筑是Sara Kulturhus，位于瑞典Skellefte?的混合用途建筑（見圖6）。

· 混凝土-鋼-木混合結構

圖7.荷蘭鹿特丹的De Karel Doorman(70.5米，22層)是目前世界上最高的混凝土-鋼-木混合結構。選擇這種設計方法是為了在現有百貨商店的頂部建造一座新的住宅塔樓。? Fred Romero (cc by-sa)

這些建筑使用所有三種材料的組合來承載主要的負荷。最典型的組合是混凝土核心筒與鋼梁和鋼柱協同工作，并使用木材地板和隔墻，但也存在許多變化。目前最高的混凝土-鋼-木混合建筑是荷蘭鹿特丹的DeKarel Doorman，高71米，共22層--其中大部分是在現有的1951年的百貨公司頂部建造的輕質混合塔樓（見圖7）。

統計數據顯示出了一些有趣的現象。在8層及以上高度的84座建筑中，有37座是全木材結構，其次是木材-混凝土、木-鋼-混凝土和木-鋼混合結構。從表面上看，這似乎令人驚訝，因為人們普遍認為，相對于其他材料而言，木材的彎曲傾向和重量較輕，會對高度產生抑制作用，要達到更高的高度，就必須采用某種混合或復合結構。圖8顯示了各種結構材料組合的分布細目。

圖8.分布在世界各地的大型木結構建筑，八層及以上高度，按樓層數和結構材料組合而成。

按框架類型劃分

四種結構材料組合中的每一種都可以進一步細分為三種框架類型，根據荷載是否通過墻、柱梁系統或由預制單元組成的模塊系統來分配。

由于通用性很強的CLT板在大規模木材建筑中的應用非常普遍，因此，在39座8層或以上的全木結構中，有26座是承重墻系統，這一點也許并不令人驚訝。在數據集中的所有項目中，共有30.9%是全木材承重墻系統（見表1）。

第二常見的框架類型是柱梁系統，占木材-混凝土混合系統的21.4%，占木-鋼-混凝土混合系統的90%?？偟膩碚f，16.7%的數據集由帶有柱梁框架的木材-混凝土混合系統構成。

表1.截至2022年2月，世界范圍內八層及以上的結構材料組合、在建或已建成的大型木結構建筑的框架類型分布。

跨地區比較

在上述分析模式中，可以進行一些有啟發性的比較，說明高層木結構建筑在不同的區域市場的發展有些不同。

歐洲有最多的已完成項目（54個），還有22個擬建項目。在北美，擬建和在建的項目（分別為26個和9個）遠遠多于已建成的項目（6個）。在澳大利亞，有5個擬建項目，3個在建項目，以及5個已建成的8層及以上的建筑。在亞洲，有兩座已建成的建筑，只有一座擬建的，目前沒有在建的。在非洲和南美洲，沒有大規模木材建筑活動（見圖9）。

在圖9中，統計數據總體上反映了各地區市場的成熟度，因為大量木材的技術在20世紀90年代起源于奧地利，并在整個歐洲傳播開來，在2000年代的前十年，澳大利亞有幾個值得注意的先驅項目，隨后是北美，最近是亞洲。

在主要結構中使用的材料方面，也有同樣的模式。歐洲擁有最多的全木材結構（29個）和比例（49%），而北美在全木材、木材-混凝土和木-鋼的解決方案之間相當均衡。每個項目都有自己的情況，決定了最經濟和實用的材料選擇，這取決于每個城市的鋼材、木材和混凝土的經濟情況，更不用說地區了。但可以做一些概括。

全木材結構在歐洲的盛行，部分原因可能是木材森林離項目地點較近；環境目標，如展示對碳足跡減少目標的堅持。

北美較高比例的鋼木混合結構可能部分反映了鋼材在地震條件下的靈活性和性能，這在木材經濟發達的地區，如美國的西北太平洋地區和加拿大的不列顛哥倫比亞省很普遍。

澳大利亞的項目數量較少，因此應謹慎對待一概而論的問題，但值得注意的是，盡管幾乎所有用于建筑的木材都是進口的，最大的建筑卻是全木材結構。

圖9.左列:每個地區擬建、已建成或在建的8層或以上大型木結構建筑數量。右列:每個地區8層以上的已建或在建建筑的結構組成。

未來展望

高層大規模木材的近期前景似乎很光明。在世界范圍內，目前有70座8層或更高的建筑正在建設或計劃建設中。新的高度門檻確實會被打破，超過目前25層（約90米高）的高度。

這些項目可能只有通過利用木材混合結構，結合鋼和混凝土，才能實現這些崇高的目標。木材與這些材料的最佳互動對于實現幾個關鍵的結果至關重要：減少碳足跡，提高建造效率，以及為世界上快速城市化的人口帶來的對于住房快速增加的需求。

（責任編輯：何雯麗）

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