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“NEST HiLo”模块中楼板的减碳设计,未来有望大量应用于工业化建筑
时间:2021-11-25 来源:砼策智库 分享:
在高层建筑物中,混凝土用量较大的一部分就藏在我们的脚下。楼层板占大多数高层建筑总量的40%以上,许多办公室地板和公寓的立面都是由混凝土制成的。它们代表了建筑物在其整个生命周期中建造和运营所造成排放量较大的一部分。由于水泥生产约占全球碳排放量的 8%,那么,建筑物中的楼板将是一个严重的气候挑战。

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在高层建筑物中,混凝土用量较大的一部分就藏在我们的脚下。楼层板占大多数高层建筑总量的40%以上,许多办公室地板和公寓的立面都是由混凝土制成的。它们代表了建筑物在其整个生命周期中建造和运营所造成排放量较大的一部分。由于水泥生产约占全球碳排放量的 8%,那么,建筑物中的楼板将是一个严重的气候挑战。


一种建造混凝土楼板的新方法可能会改变这种状况。通过重新思考建筑楼板的设计和结构要求,苏黎世联邦理工学院的建筑师和工程师团队研发出一种楼板,该楼板只需要普通楼板 30% 的混凝土和 10% 的钢筋。随着印度、非洲等地区人口不断增长,高层建筑不断增加,这些材料的减少可能意味着城市发展所造成的碳排放量会大幅减少。


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经过十多年的发展,超轻混凝土楼板首次在实际建筑中使用,便是位于瑞士可持续建筑NEST中的 “HiLo”。


在内部,楼板是不到3.2cm的混凝土拱形结构置于一个由薄支撑钢筋组成的框架上,看起来有点像华夫饼的表面,经计算,只有在必要的局部才会使用较粗的混凝土线条。


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© ETH Global


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© ETH Global


这项设计未来有望成为世界各地建筑项目的一部分。Block Research Group 研究小组已经与全球建筑材料供应商豪瑞 (Holcim) 集团合作,努力将这种方法转化为一种大众市场产品。豪瑞最近宣布,计划在2023年之前将该系统用于工业化建筑,并预估该系统可以将混凝土地板的隐含碳排放减少高达80%。


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这些楼板中混凝土材料的削减可能会产生广泛的影响,到2060年,全球建筑总面积预计将翻一番,增加2.4万亿平方英尺。未来,这种增长大部分将集中在城市的中高层建筑,Block研究小组表示:“混凝土是在快速城市化和人口增长的背景下最重要的建造材料。减少用于建造这些楼板的混凝土总量,可以大大降低增长背后对环境的影响。”

假设一栋25层建筑中,减少混凝土的用量意味着可以少运送1200辆卡车的混凝土到建筑工地,每层可以节省22.5千米的钢筋。

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Block研究小组开发的楼板多年来一直不断优化,在保持强度的同时减少了对材料的需求,但设计背后的原则实际上可以追溯到哥特式大教堂的建造。砖石建筑技术,依靠的是拱门、相互雕刻堆叠在一起的石头形成的抗压强度——已经被用来建造可以存在几个世纪的结构。这是一种古老的建筑形式,在3D打印时代发现了新的关联,最近Block和扎哈·哈迪德建筑事务所的设计师使用3D打印部件在意大利威尼斯建造了一座拱形人行桥——Striatus人行桥,不需要任何砂浆就可以堆叠到位。↓↓↓


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Block团队将同样的概念应用到楼板上,设计特殊的构造来分配支撑重量的力到建筑物的角落里,楼层将由梁支撑。这减少了混凝土板内多余钢筋的需要,允许它们像单个预制构件一样建造,而不是现场在钢筋笼上浇筑。


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尽管许多人认为,有必要在建筑中用交叉层压木材等可持续材料来替代混凝土材料,但Block小组表示,改善世界上大部分地区常用的传统建筑材料也很重要。可持续性不应该是关于材料本身,而是关于如何使用材料。目前,他们多方正在努力寻求合作,希望新的楼层地板系统被纳入一个建筑许可的大型项目中,从而得到实践的检验,并希望在未来有机会看到它在更多的项目中应用。

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