10月初旬のある曇り空。建築家アンドリュー・ウォーは、イースト・ロンドンのショーディッチ地区にある、何の変哲もない高層アパートの土台部分をぐるりと回っていた。ショーディッチは第二次世界大戦の空襲で甚大な被害を受けた。ウォー曰く「ドイツ空軍による都市再開発」だった。その後、何十年も放置され、荒廃したままだった。しかし近年、この地区は見事に復活を遂げている。まずは安い家賃を謳歌するナイトクラブやテック系スタートアップが進出し、住民も続いた。彼らと共に建築家、都市計画家、エンジニアも集まり、その多くがウォーが巡礼しているあの高層アパートへと巡礼の旅に出る。
ウォーがパートナーのアンソニー・シスルトンと共同設計した9階建ての建物「シュタットハウス」は、外観からは特に派手な印象はない。グレーと白のファサードは、曇り空のロンドンにほとんど溶け込んでいる。シュタットハウスを際立たせているのは、内部の作りである。鉄やコンクリートではなく、床、天井、エレベーターシャフト、階段はすべて木材で作られている。
しかし、ただの木材ではありません。このタワーの強度と重量は、クロス・ラミネーテッド・ティンバー（CLT）と呼ばれる高度に設計された素材によって支えられています。この巨大なパネルは最大で厚さ1メートルにも達します。平行な梁を何層にも重ね、垂直に接着することで、鋼鉄のような強度を持つ素材を作り出します。「この構造は、従来の木造フレーム設計よりも、プレキャストコンクリートに近いものです」とシスルトン氏は言います。多くのエンジニアはこれを「ステロイド入りの合板」と呼んでいます。
2009年の開業当時、シュタットハウスは当時、世界で最も高い近代的な木造建築物でした。それ以来、CLTタワーは至る所に建てられるようになりました。ウォー・シスルトンは2011年にシュタットハウスの近くに7階建てのマンションタワーを建設し、ブリティッシュコロンビア州プリンスジョージでは高さ90フィートの木造ビルの建設が進行中です。2012年には、シュタットハウスはメルボルンにある10階建てのマンション「フォルテ」に高さ記録を奪われました。
木材は再生可能であり、かつ炭素の吸収源でもあります。
さらに高い建物を建設する計画もある。スウェーデン当局はストックホルムに34階建ての木造タワーを承認した。一方、バンクーバーの建築家マイケル・グリーン氏は、バンクーバーで30階建てのタワー建設の承認を申請中だ。シカゴの大手建築事務所スキッドモア・オーウィングス・アンド・メリルは最近、主にクロス・ラミネーテッド・ティンバー（CLT）を使用した42階建てタワーの実現可能性調査を発表した。ブリティッシュコロンビア大学の木造建築設計・建設教授、フランク・ラム氏は、「誰が次に高い木造高層ビルを建設できるか、建築家の間で競争が繰り広げられている」と語る。
なぜ木材への関心が急上昇しているのでしょうか？CLT（マス・ティンバー）は、鉄鋼やコンクリートに比べて安価で組み立てが容易で、木材の炭化特性により耐火性にも優れています。さらに、持続可能性も優れています。木材は他の作物と同様に再生可能であり、成長過程で吸収した二酸化炭素を木材に加工した後も固定する炭素吸収源です。ウォー・シスルトン氏の推計によると、シュタットハウスの木材は186トンの炭素を吸収しますが、同様の従来型の塔を鉄鋼とコンクリートで建設した場合、建設時に137トンの二酸化炭素が発生します。木材を使用することで、実質323トンの二酸化炭素削減が可能です。
人口統計学者は、地球上の都市人口が36年後には倍増し、ますます高密度化する都市において、ますます高層建築物の需要が高まると予測しています。建築家や建設会社が、これらの高層建築物を鉄やコンクリートといった持続不可能な素材で建てるか、それともCLTのような新素材を採用するかは、地球の健全性に大きな変化をもたらす可能性があります。言い換えれば、世界の都市の未来は、まさに最古の建築素材にかかっているのかもしれません。
木造建築といえば、多くの人がバルーン、いやバルーンフレームを思い浮かべるでしょう。バルーンフレームとは、19世紀半ばに導入された、薄い木の梁を使った軽量ながらも頑丈な住宅建築システムです（あまりにも軽いため、飛んで行ってしまうと言われていました）。このフレームは、最初に普及したシカゴにちなんで「シカゴ建築」とも呼ばれ、安価で建設も容易です。しかし、住宅建築の数階分には十分な強度があるものの、バルーンフレームは重量が増すとすぐに変形してしまいます。
19世紀後半、都市が外向きだけでなく上向きにも成長し始めたため、これが問題となりました。幸いなことに、ほぼ同時期に、エンジニアや建築家は鋼鉄とコンクリートを用いて、最も高いバルーンフレームをはるかに超える高層建築物を建設する方法を発見しました。1885年に開業したシカゴの高さ138フィート（約40メートル）のホーム・インシュアランス・ビルは、鋼鉄骨構造を採用した最初のビルであり、その後、数千棟ものビルが次々と建設されました。
19世紀後半から20世紀初頭にかけて、ボルチモア、シカゴ、サンフランシスコといった都市で、木造住宅やアパートが何平方マイルにもわたって次々と壊滅的な火災に見舞われたことは、ウッドにとって追い打ちをかけるものでした。これらの災害を受けて、木造住宅の高さは最低5階建てに制限されるという、厳格な建築基準が制定されました。
残りは建築史の通りだ。20世紀、世界中の都市に林立する高層ビル群は、ほぼ全てが鉄とコンクリートで造られていた。「人々が木材の使い方を忘れていた長い時代がありました」と、ロンドンの建築事務所dRMMのパートナーで、マスティンバー建築を幅広く手がけてきたアレックス・デ・ライケ氏は語る。
しかし、ここ20年ほどで、建築家やエンジニアたちは、構造建築材料としての木材の可能性を再考し始めました。まずは技術そのものが注目されました。1990年代半ば、オーストリア政府は産学共同の研究プログラムに資金を提供し、国内の木材過剰供給を補うため、より強度の高い新しい「エンジニアードウッド」の開発を目指しました。その結果生まれたのが、プレファブリケーションやカスタムカットが可能な軽量で極めて堅牢なCLTです。
CLTのシンプルな美しさは、その直交異方性にあります。通常の木材は木目方向には強いものの、木目と直交する方向には弱いのに対し、CLTは木目と直交する層によって2方向への強度を確保しています。また、CLTはより細い梁を層状に重ねることで、製材所では通常廃棄されるような、形が不揃いだったり節のある木材も使用し、廃棄物を削減できます。
CLTは、建築が技術革新を遂げる中で誕生しました。かつては、建築家が手書きで設計図を作成し、エンジニアに送り、エンジニアがそれを木材の梁や鋼板ごとの仕様書に変換していました。その後、部材は製材所で切断され、現場で一つ一つ組み立てられていました。これは費用と時間がかかり、精度も低い作業でした。
今日では、これらはすべてコンピューターで行われる。建築家が3DソフトウェアのAutoCADを使って建物を設計すると、プログラムは材料の仕様を生成し、それを木材や鉄鋼のロボットルーターに送信し、ミリメートル単位の精度でパネルを成形する。こうして出来上がるのは、少人数の作業員が数週間でネジを締めて組み立てられる一連の建築ブロックだ。シュタットハウスの木造部分は、4人の作業員が週3日でわずか27日間で完成。これは、同等の鉄筋コンクリート構造に比べて約30%速い。ウォー氏によると、現場でゼロからタワーを建てるというよりは、家具を組み立てるようなものだったという。「説明書はイケアのようなものです。でも、もっとわかりやすく、名前も気に入っています」と彼は言う。
CLTは多くの利点があるにもかかわらず、最近までなかなか受け入れられませんでした。2003年に小さなアートクラブの建設にCLTを採用した後、ウォーとシスルトンは何年もかけてより多くのクライアントにCLTの使用を説得しようと試みましたが、結局失敗しました。「どんなクライアントが来ても、テーブルの上には木材が置かれていました」とウォーは言います。「そして1時間後には、木材が剥がれてしまうことが多すぎたのです。」
木材という素材に対する先入観から、この抵抗は生じました。クライアントは、木造建築はどれもバルーンフレームのように、構造上の弱点と火災への脆弱性を抱えると考えていたのです。「この道のりは、時にフラストレーションを感じることもありました」とシスルトン氏は言います。「一つ気づいたのは、マスティンバーと木造フレームを区別できる人が誰もいないということでした。」
木造建築でまず最初に懸念されるのは、もちろん火災です。しかし、実際にはマスティンバーは鋼鉄よりも火災に対して安全です。厚い木の板は外側が焦げますが、内側の木材を損傷から守ります。一方、金属は溶け始めます。「鋼鉄は燃えると、まるでスパゲッティのようになります」と、エンジニアードウッド協会（APA）の技術サービスディレクター、BJ・イェ氏は言います。
しかし、ゆっくりとではあるが、開発業者も、特にCLTを使った建築の経済的メリットを理解した業者も、理解を示し始めている。世界的なプロジェクト管理・建設会社であるレンドリースのオーストラリア法人が、メルボルンのドックランズ地区に10階建てのマンション「フォルテ」の設計に着手した当初、エンジニアたちはマス ティンバーを検討していなかった。「当初は比較的劣悪な地盤条件でも使える軽量建築ソリューションを探していました」と、同社の木造建築プロジェクトを監督するアンドリュー・ニーランド氏は語る。彼らは、CLTが経済的に最も理にかなっていると判断した。「デューデリジェンスを行った結果、エンジニアード ティンバーにたどり着きました」とニーランド氏は語る。一般的に、ウォー・シスルトンの調査によると、CLT建築は従来の鉄骨やコンクリートよりも約15％安価である。
入居者も徐々に受け入れを始めている。木造タワーでの生活に伴う安全上の懸念から敬遠される入居者もいるかもしれないという懸念があったにもかかわらず、フォルテは商業的に大成功を収め、全戸完売となった。「中国でもニュースで取り上げられました」とニーランド氏は語る。「同僚の母親から電話があり、『この建物は何？』と聞かれました」。今後、レンド・リース・オーストラリアはプロジェクトの30～50%をCLTで建設することを約束しているという。
しかし、木材への移行を最も推進しているのは、建築家やデベロッパーの間で、自らの業界が気候変動に与える影響に対する意識が高まっていることです。「地球と人間の健康への影響という点では、私たちの業界は他のどの業界よりも優れています」とウォー氏は言います。コンクリートや鉄鋼は製造と輸送に膨大なエネルギーを必要とし、鉄鋼やコンクリート1トンあたり1トン以上の二酸化炭素を排出します。
一方、木材は、切断やプレス加工に余分なエネルギーを必要とするCLTのような人工木材でさえ、はるかに環境に優しいです。持続可能な木造建築を推進する団体「ウッド・フォー・グッド」によると、レンガ1トンの製造には、針葉樹の製材1トンの4倍のエネルギーが必要です。コンクリートは5倍、鉄は24倍、アルミニウムは126倍のエネルギーが必要です。木材は性能も優れており、例えば断熱性はコンクリートの5倍、鉄の350倍です。つまり、木造建築では冷暖房に必要なエネルギーが少なくて済むということです。
CLTを高層ビルの建設に使用すれば、莫大な炭素削減効果が得られます。シュタットハウスに閉じ込められた186トンの炭素は、建物の日常的な運用20年間分を相殺するのに十分な量です。つまり、建物の耐用年数の最初の20年間は、カーボンニュートラルではなく、むしろカーボンネガティブと言えるでしょう。シュタットハウスは、温室効果ガスを排出するのではなく、むしろその排出と闘っているのです。
ウォー・シスルトンのような企業が低層高層建築に注力している一方で、40階建て以上の超高層ビルを設計している企業も存在します。最新の提案は、1ワールドトレードセンターやブルジュ・ハリファなど、世界で最も高い超高層ビルのいくつかを手がけたスキッドモア・オーウィングス・アンド・メリル社によるものです。「ティンバータワー・リサーチ・プロジェクト」と呼ばれるこのプロジェクトは、スキッドモア社が1966年に設計したシカゴの42階建てデウィット・チェスナット・アパートメントタワーを、主にCLT（木材繊維強化プラスチック）で構築する構造物として再構築するものです。提案されている建物は、全体の約80％が木材で、接合部には強度を高めるために鉄筋とコンクリートが使用されています。
今のところ、この研究は単なる思考実験に過ぎません。しかし、スキッドモアのような一流企業が高層木造建築を採用したことは、この技術がエンジニアリングの最先端技術から主流へと急速に移行していることの証左と言えるでしょう。
木造タワーが今日の超高層ビル並みの高さに建つことはまず考えにくい。しかし、だからこそ、可能性は十分に残されている。世界最大の都市でさえ、40階建て以上の建物はほんの一握りだ。「市場の大部分は将来性があります。ニューヨークは高層ビルが立ち並ぶ都市ですが、それほど高くはありません」と、プロジェクトエンジニアのベントン・ジョンソン氏と共にスキッドモア大学の調査を監督したウィリアム・F・ベイカー氏は語る。「マンハッタンの大部分は対応できるでしょう」
話をシュタットハウスに戻しましょう。ショーディッチの街角にあるあの目立たない建物が、実は何百トンもの二酸化炭素を閉じ込めているのだとしたら、シュタットハウスだらけの街を想像してみてください。かつて温室効果ガスの主要な排出源だった建造物が、今では大気中から温室効果ガスを吸収できるのです。「木材は新しいコンクリートです」とdRMMのデ・ライケ氏は言います。「コンクリートは20世紀の素材、鉄は19世紀の素材、木材は21世紀の素材なのです。」
新しい木材：CLTの製造
クロス・ラミネーテッド・ティンバー（CLT）の製造工程を見れば、建築家が「ステロイド入りの合板」と呼ぶ理由が分かります。その層状構造により、両方向に非常に高い強度が得られ、鉄やコンクリートに代わる軽量な代替材となります。
1) レイヤー
通常はトウヒ材の木材を、層状に並べて設置します。各層は下層の木材に対して垂直になるように並べ、最大30センチの厚さの木板を作ります。各層の間には薄い接着剤を塗布します。
2) 押す
木の板を巨大なプレス機に入れて圧縮します。
3) 砂
板の端は研磨され、より長いセクションが必要な場合は、フィンガーボード加工を施して鋸歯状の連結端を作ります。その後、別のパネルの対応する端と接着し、最大78フィートの長さのセクションを作成します。
4) カット
建築家や建設チームから送られた 3D ファイルを使用して、窓やユーティリティ用のスペースを組み込んだカスタム仕様に合わせてボードがカットされます。
木造塔の解剖学
1) 鉄骨やコンクリート構造は柱を使って荷重を支える骨組みですが、CLT タワーは垂直の堅固なパネル全体に重量を分散します。
2) スチールまたはコンクリートの L ブラケットで、水平 CLT パネルと垂直 CLT パネルを固定します。
3) 垂直 CLT 要素間の水平スパンは、鉄骨梁やコンクリート梁の場合よりも大幅に長くなります。
4) 内壁は通常、マス ティンバー パネルの上に石膏ボードの層を貼ることで耐火処理されます。
5) 階間の音響振動を軽減するため、通常、2 インチのコンクリート層が 2 インチの断熱層 2 層 (3 インチの隙間で分離) を覆います。
6) パネルはオーダーメイドで製作され、窓枠が切り抜かれ、配管や電気配線がすでに設置されている場合もあります。組み立てはパネルをネジで締めるだけで簡単です。
7) エレベーターは防火・防音対策として断熱材を挟んだ二重壁構造になっています。
この記事はもともと『Popular Science』2014年3月号に掲載されました。