向内部扩展的丰富、舒适、木造建筑的新提案

technology&engineering-结构和施工方法极其简单的 [木制建筑]

RITE未来之森

2025年日本国际博览会

2025年日本国际博览会（大阪关西博览会）也是一场建筑竞赛。在众多概念设计独特的展馆中，有一处小巧却充满未来感的木结构建筑，其设计理念着眼于在不久的将来实现实际应用。它是示范工厂[RITE未来森林]的指导大厅，该工厂旨在从大气中捕获二氧化碳。如今，木结构建筑因其可持续发展理念而备受全球关注，项目团队也因此接受了挑战，在日本首次建造出一座结构极其简洁却又因其简洁而极具挑战性的建筑。

制作与大屋顶环内部相同面积的“森林”

［RITE 未来森林］位于世博园区的行政区内。游客可从一般区域乘坐穿梭巴士前往该设施，在此自由漫步。乘坐巴士驶近时，您会看到一座白色建筑，其独特的拱形造型和植物的特点是突出了三个大的进气口。
该设施由 RITE（地球创新技术研究所）展出。这是一个公益性的股份制基金会，成立的目的是研究和开发有利于保护全球环境的工业技术。

展示该工厂是 DAC（直接空气捕获）技术的示范工厂，该技术可捕获大气中的二氧化碳（CO₂）。除 DAC 工厂外，还设有说明图和展示实践设备，以解释将收集的 CO₂ 深入地下储存（CCS）的技术，以及将 CO₂ 用作沥青路面材料和甲烷气体生产的碳资源。该工厂位于市中心。工厂旁边有一座形似折纸的木制建筑，这是一个指导大厅，通过通俗易懂的视频向公众介绍 DAC 和 CCS 的机理和意义。

［乃村工艺社的 Echiyo Suzuki 女士负责 RITE 未来森林的整体制作，包括建筑设计、展示、指导和管理，她说她是在一种全新的探索状态下开始这个项目的。

“由于确定了大致的场地面积，没有人可以看到它将安装在世博会场地的哪个地方，DAC可以在那里移动，可以移动多少，甚至可以进行CCS演示是的。因此，在改变先决条件的同时，我画了大约两年的草图。与此同时，我看到了预算等，我决定设置三个DAC。

实际上，在 [未来森林] 运行的三个DAC具有与世博会场地的整个大屋顶环的森林相同的二氧化碳回收能力。可以说是未来的森林本身。在世博会场地的中间，有一个名为 [安静的森林] 的区域，种植了真正的树木。虽然没有实现，但如果可能的话，我想把 [未来的森林] 放在 [安静的森林] 中，使其成为世博会所展示的未来社会的象征性存在。因为它是一个真实的未来技术，在你面前移动”

正因为是世博会，所以想展示今后普及的技术

关于DAC工厂周围的建筑物，铃木先生说，从一开始就有一个清晰的形象。

“因为是森林，所以我想建造像树一样从地面升起的建筑物。管理大楼采用了一个单元房屋，当用起重机从顶部抬起时，它会快速上升，但我想把引导大厅变成木制的。将DAC工厂侧的表面设置为大开口，并要求访客佩戴MR玻璃，该玻璃可以在真实景观上叠加虚拟内容。我想展示眼睛看不到的CO2被回收的样子。然而，事实证明MR玻璃在明亮的地方不能很好地工作。
所以我决定将引导孔放在一个封闭的空间，并在中间放置一个透视屏幕。透明的屏幕两侧有观众席，可以看到对方的身影。在中间看起来什么都没有的空间里，影像会浮现出来。”

指导大厅的机制已经确定，但问题是空间包含什么样的建筑物。铃木先生将咨询东京大学生产技术研究所教授Mikio Nishihara先生，他是否可以使用CLT (木材材料在纤维方向上堆叠) 建造建筑物。腰原先生是木造建筑结构设计的第一人，对CLT也进行了多次研究。

“由于CLT可以制造3米×12米的大型物体，因此它可以用作屋顶或地板等大型表面材料。但实际上它被切成薄片并用于柱子和横梁。虽说是用于大型面材，但考虑到道路运输，宽度在2.4m左右是比较现实的。因此，我们与其他大学和木材加工厂商合作，在这4~5年间，一直在进行基础研究，是否可以在现场横向连接制成大型面材，然后将连接的部分折弯制成折版结构的建筑物。” (腰原先生)

接受咨询的腰原先生提出了两个模型。一种是蒙古的蒙古包样式。另一种是鱼糕形状。两者都连接了CLT,表面具有独特的形状，如折纸工艺。腰原先生说。

'世博会最初是各国提出技术建议的论坛。在世博会上创造出来的技术并不仅仅是展示，而是要产生影响并推广开来。我认为，重要的是，要将技术作为每个人都能利用的基础。从这个意义上说，我的想法是在世博会上创造出结构简单的 CLT 建筑"。

铃木先生也是

“作为世博会的建筑，很有意义”

从空间的易用性，我同情并采用了鱼糕型计划。

在3D中跟踪所有面板的变形轨迹

指导大厅作为建筑物是一个非常简单的结构。将28个三角形CLT面板排列在地面上，并通过可移动接头连接以形成巨大的矩形。当用起重机悬挂中心时，每个部分都会因重力而弯曲，形成折叠结构的保险形状。它将四个连接起来并在一座大建筑中完成。如果结构简单，施工方法也很简单。它的优点是易于安装，拆卸和搬迁。然而，由于结构和施工方法都很简单，据说第一次遇到了困难。
作为Washihara先生的学生，KAP的Takuya Imai从五年前开始参与基础研究，负责这次的结构设计，他说他反复进行3D模拟。

我们使用的CLT板材厚度为9厘米。板材边缘预先以特定角度进行对角切割，这样当它们构成拱顶时，边缘能够紧密贴合，悬挂过程也能自然过渡。此外，如果没有3D模拟，我们无法预知结构如何从平面矩形过渡到拱顶，也无法确定每块板材的运动轨迹。特别是，悬挂过程中与地面接触的部分需要使用施工夹具进行支撑以确保安全，而我们无法在不了解其运动方式的情况下制作夹具。

最初，我们设想水平运动沿着一条直线路径汇聚到面板中心，但实际上，它在汇聚中心的同时，也勾勒出一条微妙的曲线。在水平曲线运动的同时，面板还会旋转并上升。如果没有三维模拟，我们根本无法制造出能够适应如此复杂运动的夹具。

实际上，可以通过在整个建筑物上准备脚手架来组装相同的建筑物。在这种情况下，不会出现悬挂施工方法独有的困难。腰原先生的研究小组过去制作过模型，对两种施工方法都进行过实验，但铃木先生坚持使用悬挂法。

“我看了悬挂式施工方法的实验录像，觉得只有这个了。事实上，建筑物是由树木从地面延伸而成的。这就是森林的形象。”

拱门之间的连接误差在2mm以内!

由于建筑结构同时兼作外墙和装饰装潢，因此在很多情况下都需要采用与常规设计截然不同的方法。每次遇到这种情况，相关各方都会进行调整，并在技术和设计方面找到方向。负责建筑设计的乃村工艺社设计师小山内奈奈表示：

“由于这座建筑的结构、施工和设计紧密相连，各方之间的协调至关重要。例如，从设计角度来看，我们希望CLT（交错层压木材）看起来像是从地面直接生长出来的。木结构建筑通常需要架空地基以防水并防止木材腐烂，但我们不希望地基外露。安装悬拱时，没有任何先例或文件说明如何将其固定在地面上。我们也不知道如何遵守相关法律法规。我们咨询了各方意见，并通过反复试验摸索前进。”

防水是一个特别棘手的问题。从设计角度来看，我们希望展现CLT板材的原木质感。虽然由于法律法规和防水方面的考虑，在永久性安装中很难实现这一点，但我们愿意接受临时搭建的挑战。我们还收集了数据，了解如果板材不涂漆并暴露在雨水中，在世博会期间颜色会发生多大的变化。然而，板材之间的接缝处仍然存在缝隙，因此我们开始讨论用胶带对这些区域进行防水处理的可能性。

然而，项目进行到一半时，有人提议活动结束后搬迁这座建筑。为了将CLT（交错层压木材）作为结构材料重复利用，必须对整栋建筑进行防水处理，以防止受潮。建筑之所以呈现白色，正是因为涂上了防水涂层。由于这是一座前所未有的建筑，我们必须处理各个方面的法律和监管问题，但我们与政府通力合作，逐一解决了所有问题。

将建筑物分成四部分并连接起来也存在困难。

“从技术上讲，所有部件连接在一起可以一次性悬挂，但考虑到重型机械和施工夹具的成本，我们决定将其分成四部分。我们进行了广泛的讨论，讨论内容包括连接这四个部分的金属配件应该是什么形状、应该如何精确地连接以及应该遵循哪些步骤，”奥萨诺说道。

连接拱门的金属配件有12个。用起重机吊起的下一个拱门必须靠近先前设置的大拱门，并且12个地方必须完全啮合。今井先生说，他的设计将金属配件的游戏降至最低。

“两个铰链可以完美契合，螺栓穿过孔洞，但我们预留了2毫米的孔径余量。如果再大一些，就会发出嘎嘎声，影响结构性能。在实际施工中，我们认为可以将余量控制在2毫米以内。”

让人感到神圣、畏惧的空间出现了

经过反复准备迎接的挂机实施日。为了看到未知建筑升起的那一刻，现场充满了各种各样的人，如客户，建筑官员，研究人员等。

“进行作业的工匠们真的很有活力。作为制作方，我担心各种各样的事情，但我觉得我会立刻做到这一点” (铃木先生)

然后开始锁定。起初，变形的运动很难，但随着现场的势头，拱门站起来了。我担心的所有连接点都很完美。

在场的腰原说。

“坐在拱门上的鸢先生自豪地兴奋起来真是太好了。因为建造建筑物是一个节日，每个人都会发出噪音，每个人都会在分享智慧的同时制作它。能在那样的地方真是太好了。”

建筑建成后，项目经理铃木先生对他第一次体验的丰富内部空间感到惊讶。

“明明担心建筑物的小，却能感受到内部空间的无限广阔。我想起了神圣、畏惧这样的词语。而且，在里面很舒服。它就像一个人曾经居住过的阿尔塔米拉壁画的洞穴，墙壁和天花板之间没有区别，没有压迫感的原始空间是未来人们生活和消费空间的选择我认为不是。我想在引导大厅上演能乐。”

东京大学的腰原先生说，CLT的折叠结构可以以更自由的形式发展。

“折版构造从以前就有，有很多钢架构造和RC构造的。如果木造也能做的话，什么都能做不是吗?到目前为止，折叠结构已被用于创建一个大而长的空间，但专注于木制建筑独有的空间的功能特性或感性特性，它可以扩展到所有空间和所有用途我想”

(2025年5月采访。报道的头衔是采访时的头衔。)
采访、撰文=能势刚 (《日经时尚》原主编)
采访照片=吉泽健太