微笑的CLT – The Smile
圖片說明：木構造對建築師而言就像這一抹無法抗拒的微笑；圖片提供 / Jon Cardwell
木構造受限於安全及材料特性，多年來在設計上無法有所突破，不過，近幾年國際流行的 Cross Laminated Timber (CLT) 似乎為設計者帶來新的希望。2016年倫敦設計節 (London Design Festival) 在切爾西藝術學院 (Chelsea College of Art) 展出的作品 The Smile 即是 CLT 應用突破的具體展現，The Smile 是由 Alison Brooks Architects 設計，Arup 提供專業的技術服務。
圖片說明：The Smile在2016年倫敦設計節展出；圖片提供 / Dav Stewart and Jon Cardwell
圖片說明：Arup藉由這項作品展示了CLT材料及技術的突破；圖片提供 / Dav Stewart
這件作品結合了幾項先進的木料應用技術，CLT、自攻螺絲 (Self-tapping screws)、CNC 電腦切割加工等，親身示範預製技術為木構造所帶來的革命性變化。主要材料由12片巨大的硬木 CLT 組成，其中六片在製造過程中預先彎曲成設計角度，以組成建築師筆下的微笑曲線。為了快速組裝，Arup 木構造專家提出了簡易有效的結構設計，以符合五天組裝完成的施作目標，對我們而言，The Smile 不只是一件實驗性的構造物，單邊懸臂的 60人載重相當於一棟五層樓建築所承受的風壓，從來沒有人用木材設計出如此細長的核心筒，因此，我們深信未來的技術應用將不僅於此。
圖片說明：CNC電腦切割技術的引用讓CLT可以更精準的進行加工；圖片提供 / Jon Cardwell
圖片說明：精準的預曲讓基地上的組裝作業更順利；圖片提供 / Jon Cardwell
圖片說明：自攻螺絲的應用對本案 CLT 接合有相當大的幫助；圖片提供 / Jon Cardwell
圖片說明：看似單純的空間，背後需要非常多技術討論；圖片提供 / Jon Cardwell
這件 CLT 藝術品同時也是 Arup 與 American Hardwood Export Council (AHEC) 在 CLT建築構造上15年合作研究的成果展現，我們挑選鬱金香木 (Tulipwood) 作為主要材料，雖然硬度更高的木材可以提供更高的強度，但是卻也伴隨乾燥成本及鑽孔難度的問題，Tulipwood 的優點在於它的密度並不是高於軟木許多，強度上卻有非常大的提升。此外，北美森林的 Tulipwood 生長速度比北歐森林的軟木快上一倍，在經濟及生態上都佔有極大優勢。
圖片說明：適當的材料選用是設計成功的第一關鍵；圖片提供 / Jon Cardwell
圖片說明：Tulipwood CLT在經濟及生態上都佔優勢；圖片提供 / Jon Cardwell
在工程設計上，除了雙懸臂結構之外，入口位置開在應力最大處更是一大挑戰，開口上方的拉力跟下方的壓力對構造的穩定度造成很大影響，加上建築師極簡化的地面支點設計，工程上必須同時顧及整個結構體可能因風力或載重不均而造成的旋轉、晃動或形變，進而影響整體安全。
圖片說明：結構設計上必須仔細計算參觀者的活載重影響；圖片提供 / Jon Cardwell
圖片說明：入口位置對整體結構的穩定度帶來很大的挑戰；圖片提供 / Dav Stewart and Jon Cardwell
圖片說明：施作過程中必須透過一些臨時性的拉桿達到力學平衡；圖片提供 / Jon Cardwell
圖片說明：極簡化的支點強化視覺上的曲線效果，在工程設計上則是一大挑戰；圖片提供 / Jon Cardwell
2014年的倫敦設計節有另一件 CLT 作品 Endless Stair ，同樣是藉由 AHEC (美國闊葉木外銷委員會) 的研究採用Tulipwood，並由Arup提供技術支援。這件作品跟The Smile 最大的差別在於它採用小構件的組裝方式形成穩定結構，展示 Tulipwood CLT 的強度可以有效縮減構件的厚度要求。
圖片說明：Endless Stair是另一件Tulipwood CLT工程藝術作品；圖片提供 / Mark Thomasson
CLT 因為技術跟材料的進步，在建築上的能見度越來越高，設計上也越來越大膽，例如 Arup 設計中的荷蘭木構造住宅可望推高世界最高木構造住宅紀錄，這正歸功於技術與材料的發展，逐步實現設計者對於高層木構造的想像，為這逐漸忘卻過往的冷漠城市點燃一盞溫暖的爐火。
圖片說明：CLT技術及材料的進步為高層木構造帶來一線希望；圖片提供 / Jon Cardwell
[延伸閱讀]
>Arup 英商奧雅納工程顧問有限公司
http://www.arup.com/
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編輯／蘇琨峰
圖文提供/ 鄭長芳 [email protected]
Consultant | Building Sustainability
英國特許環境師
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ARUP
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