Ngay bên kia đường từ sân vận động bóng đá của Đại học Toronto, một tòa nhà 14 tầng mới đang dần thành hình, nhưng đây không phải là một dự án xây dựng thông thường. Công nhân đang lắp ráp các dầm gỗ, cột và tấm gỗ lớn, tạo cho tòa tháp đang hoàn thiện một nửa trông giống như một món đồ nội thất phẳng khổng lồ đang trong quá trình lắp ráp. Cấu trúc này đại diện cho một xu hướng đang phát triển trong kiến trúc và xây dựng—gỗ khối, một công nghệ đột phá thay thế thép và bê tông truyền thống bằng các thành phần gỗ kỹ thuật.
Tòa nhà của Đại học Toronto là một phần của sự thay đổi toàn cầu hướng tới việc sử dụng gỗ khối, một phương pháp sử dụng các thành phần gỗ lớn, được sản xuất để tạo ra các cấu trúc bền vững, chắc chắn. Ở dạng đơn giản nhất, gỗ khối bao gồm gỗ nhiều lớp được dán, đóng đinh hoặc chốt lại với nhau dưới áp suất cao. Các lớp này tạo thành dầm và tấm có thể kéo dài tới 50 mét, tạo ra một giải pháp thay thế có thể tái tạo cho bê tông và thép, cùng nhau chịu trách nhiệm cho gần 15% lượng khí thải carbon dioxide toàn cầu.
Sự xuất hiện của gỗ khối trên toàn cầu
Gỗ khối đang dần phát triển mạnh mẽ trong ngành xây dựng, với các cấu trúc gỗ đặc biệt của nó bắt đầu định hình lại đường chân trời của các thành phố trên khắp thế giới. Tòa nhà chọc trời Ascent cao 25 tầng ở Milwaukee, hoàn thành vào năm 2022, hiện là tòa nhà gỗ khối cao nhất và đến năm đó, 84 tòa nhà cao tám tầng trở lên đã được xây dựng hoặc đang được xây dựng trên toàn cầu, với 55 tòa nhà khác được đề xuất. Hầu hết các dự án phát triển này tập trung ở Châu Âu, trong khi Bắc Mỹ, Úc và Châu Á đang dần bắt kịp.
Chỉ tính riêng tại Hoa Kỳ, hơn 1.700 công trình gỗ khối nhỏ hơn đã được hoàn thành vào năm 2023, cho thấy sự quan tâm rộng rãi đến hình thức xây dựng mới này. Trên thực tế, sự phát triển của gỗ khối không chỉ được thúc đẩy bởi tính thẩm mỹ mà còn bởi tiềm năng giảm đáng kể tác động của ngành xây dựng đến môi trường.
Thẩm mỹ và sức mạnh kết cấu
Một trong những lý do khiến gỗ khối hấp dẫn là sự ấm áp và vẻ đẹp tự nhiên của nó. "Mọi người phát ngán thép và bê tông", Ted Kesik, một nhà khoa học xây dựng tại Viện Gỗ khối của Đại học Toronto giải thích. Gỗ, với những biến thể tự nhiên và vẻ ngoài nhẹ nhàng, tạo ra một môi trường vừa độc đáo vừa chào đón.
Ngoài sức hấp dẫn về mặt thị giác, gỗ khối còn mang lại sức mạnh đáng kinh ngạc. Mặc dù gỗ có vẻ như là một lựa chọn không thông thường cho các tòa nhà lớn, nhưng các vật liệu tổng hợp gỗ kỹ thuật như gỗ dán nhiều lớp (glulam) và gỗ dán nhiều lớp (CLT) có thể bền hơn thép theo trọng lượng. Dầm glulam và tấm CLT đã cách mạng hóa ngành công nghiệp, cho phép gỗ thay thế các vật liệu truyền thống trong các thành phần kết cấu, sàn và tường.
Tuy nhiên, mặc dù có độ bền cao, gỗ vẫn cần nhiều không gian hơn để hỗ trợ các công trình cao hơn. Đối với các tòa nhà chọc trời như Milwaukee’s Ascent, các kiến trúc sư thường kết hợp gỗ khối với thép và bê tông để duy trì độ bền cần thiết mà không ảnh hưởng đến không gian bên trong.
Vượt qua mối lo ngại về cháy và độ ẩm
Một trong những rào cản lớn nhất mà công trình xây dựng bằng gỗ khối phải vượt qua là an toàn cháy nổ. Theo truyền thống, các quy định xây dựng hạn chế chiều cao của các công trình bằng gỗ do lo ngại về khả năng chịu lửa của chúng. Tuy nhiên, các kỹ sư đã chứng minh rằng gỗ khối có thể chống cháy trong thời gian dài, chủ yếu là vì nó tạo thành lớp than bảo vệ khi tiếp xúc với ngọn lửa. Lớp này cách nhiệt cho kết cấu bên trong, làm chậm quá trình lan truyền của lửa và ngăn ngừa sụp đổ.
Vào năm 2021, Hội đồng Quy chuẩn Quốc tế đã cập nhật Quy chuẩn Xây dựng Quốc tế để cho phép các tòa nhà gỗ khối lên đến 18 tầng, đánh dấu một cột mốc quan trọng đối với ngành. Với sự tin tưởng ngày càng tăng vào khả năng chống cháy của gỗ khối, ngày càng nhiều chính quyền địa phương điều chỉnh quy chuẩn xây dựng của mình để phù hợp với các công trình gỗ cao hơn.
Trong khi hỏa hoạn không còn là mối quan tâm chính đối với gỗ khối, độ ẩm lại là một thách thức khác. Gỗ ướt dễ bị nấm và côn trùng làm hỏng, do đó, việc kiểm soát độ ẩm trong quá trình xây dựng và trong suốt vòng đời của tòa nhà là rất quan trọng. Các nhà xây dựng sử dụng các hệ thống quản lý độ ẩm tiên tiến, bao gồm thiết kế hệ thống thông gió để giảm thiểu độ ẩm và xử lý gỗ bằng hóa chất bảo vệ khi cần thiết.
Giải quyết các mối quan tâm về khí hậu
Gỗ khối thường được ca ngợi là giải pháp thay thế xanh hơn cho các vật liệu thông thường, nhưng các chuyên gia cảnh báo rằng lợi ích về môi trường của nó phụ thuộc vào cách gỗ được khai thác và quản lý. Một nghiên cứu năm 2020 ước tính rằng tòa nhà Brock Commons cao 18 tầng ở British Columbia đã tránh được 2.432 tấn khí thải CO2 so với một tòa nhà bê tông và thép tương tự. Những khoản tiết kiệm này đến từ cả lượng khí thải giảm trong quá trình sản xuất và lượng carbon bị giữ lại trong chính gỗ.
Tuy nhiên, những người chỉ trích cho rằng phần lớn lợi ích về khí hậu phụ thuộc vào giả định rằng cây mới sẽ được trồng để thay thế những cây được khai thác để lấy gỗ và những cây đó sẽ hấp thụ cùng một lượng CO2. Ngoài ra còn có những lo ngại về nạn phá rừng và tác động của nhu cầu gỗ ngày càng tăng đối với đa dạng sinh học và việc sử dụng đất.
Hơn nữa, không phải tất cả các bộ phận của cây thu hoạch đều được đưa vào các tòa nhà. Cành cây, rễ cây và chất thải gỗ có thể phân hủy hoặc bị đốt cháy, giải phóng CO2 trở lại khí quyển. Ngoài ra, nếu một tòa nhà gỗ khối cuối cùng bị phá hủy và gỗ được đưa đến bãi chôn lấp, nó có thể giải phóng khí mê-tan - một loại khí nhà kính mạnh - khi phân hủy.
Thiết kế tích hợp: Một mô hình xây dựng mới
Ngoài lợi ích về môi trường, gỗ khối là một phần của sự thay đổi lớn hơn trong xây dựng hướng tới thiết kế tích hợp. Trong xây dựng truyền thống, một kiến trúc sư thiết kế một tòa nhà và sau đó nhiều công ty khác nhau được thuê để xử lý các khía cạnh khác nhau của quá trình xây dựng. Tuy nhiên, với thiết kế tích hợp, tất cả các yếu tố của tòa nhà—từ nền móng đến hệ thống thông gió—đều được lên kế hoạch trước với sự hợp tác của tất cả các bên liên quan.
Cách tiếp cận này cho phép lắp ráp tại chỗ nhanh hơn nhiều, với một số tòa nhà gỗ khối được hoàn thành nhanh hơn tới 40% so với các công trình thông thường. Theo nhiều cách, các tòa nhà gỗ khối giống như các sản phẩm được sản xuất trước, quy mô lớn, trong đó các thành phần được sản xuất bên ngoài công trường và sau đó được vận chuyển để lắp ráp tại chỗ.
Theo như Kesik mô tả, việc xây dựng một cấu trúc gỗ khối “giống như một món đồ nội thất Ikea quá khổ. Mọi thứ đều ăn nhập với nhau”.
Tương lai của gỗ khối
Trong khi cuộc tranh luận về tác động toàn diện của gỗ khối lên môi trường vẫn tiếp diễn, tiềm năng của nó như một vật liệu xây dựng bền vững là điều khó có thể bỏ qua. Khi thế giới đang vật lộn với nhu cầu cấp thiết phải giảm lượng khí thải carbon, gỗ khối mở ra một con đường đầy hứa hẹn phía trước, với sự kết hợp của các nguồn tài nguyên tái tạo, kỹ thuật hiện đại và tính thẩm mỹ độc đáo.
Với sự chấp thuận ngày càng tăng của cơ quan quản lý, những tiến bộ công nghệ và tập trung vào thiết kế bền vững, gỗ khối có thể sớm trở thành đặc điểm phổ biến ở các thành phố trên toàn thế giới, định hình lại đường chân trời của chúng ta và mở rộng ranh giới của kiến trúc xanh.
Hui Xin
Joy
Davin
Alex