Why Tall Wooden Buildings are On the Rise

Why Tall Wooden Buildings are On the Rise: An Interview with Perkins+Will's Wood Expert

IZM Building / Architekten Hermann Kaufmann - Germany. Image © Norman A. Müller

Material Minds, presented by ArchDaily Materials, is our new series of short interviews with architects, designers, scientists, and others who use architectural materials in innovative ways. Enjoy!

Wood. The United States is the largest producer of the natural resource in the world. But yet we rarely see it in commercial, high-rise construction. So we asked a wood expert -- Rebecca Holt at Perkins+Will, an analyst for reThink Wood's recent Tall Wood Survey  -- to tell us about its potential benefits. 

AD: Why is wood a material architects should use in taller buildings?

There are lots of reasons to consider wood – first it has a lower environmental impact than other traditional choices like concrete and steel.  Wood is the only major building material that is made the by sun and is completely renewable.

In North America, forest management is strongly regulated to ensure that forests are legally harvested and managed to meet society’s long-term demand for forest products. Woodproducts have less embodied energy, are responsible for lower air and water pollution, and have a lighter carbon footprint than other commonly used building materials.

Wood can significantly impact the quality of space – on the interior and exterior.  People typically describe spaces that include exposed wood as warm and inviting. People tend to have strong, positive reactions and connections to spaces with wood. This was certainly emphasized by reThink Wood's Tall Wood Survey participants as an important reason for choosing to work with wood. Faster construction times - many of the mass timber products lend themselves well to prefabricated components, which make for quick installation and assembly which have a number of advantages – cost savings in a shorter construction schedule, advantageous for dense urban sites, with little space to store components – components can arrive on site ‘just in time’ and be erected/installed immediately. A timber structure offers a cleaner, drier, healthier working environment for the construction team. Finally, it’s important to consider timber where it make sense and use it appropriately (as it is with any material).  

AD: What are the environmental benefits of using wood?

I think there are several issues to consider, certainly it’s a low carbon material. [...] In addition, one of the most consistent messages from Survey participants is that a wood solution is integral and complementary to goals of optimizing energy performance and creating high quality spaces for occupants. Wood was noted as beneficial  in contributing to good envelope performance; as a poor conductor of heat, it minimizes thermal bridging, improving the effectiveness of the insulation compared to other materials.  In addition, several Survey participants emphasized the complementary advantage of achieving good air tightness afforded by the precision cut and fit of prefabricated panel components, with less joints, gaps and penetrations to seal as compared to other materials/systems – aligning well with the Passive House standard. It must also be emphasized that wood contributes significantly to a healthy indoor environment and high quality spaces that foster a sense of well-being. 

AD: How exactly does a wooden building sequester carbon?

Trees naturally absorb carbon dioxide from the atmosphere, incorporating it into their wood, leaves, needles, roots and surrounding soil (a carbon sink). That carbon is only released when the wood begins to breaks down.  Wood products sequester stored carbon, keeping it out of the atmosphere for the lifetime of the structure — or longer if the wood is reclaimed, reused and manufactured into other products. It is important that forests are maintained responsibly to manage the balance between carbon sink and storage and of course, a healthy ecosystem. 

Tamedia Office Building / Shigeru Ban. Image © Didier Boy de la Tour

AD: Cross-Laminated-Timber (CLT) and other innovations allowed buildings to become taller; what is the structural height limit or capability of wood?

While the tallest building included in the Survey (and the tallest completed project to date) is 10 levels – Forte in Melbourne, Australia – all participants were confident that the height limit of timber buildings could certainly be much taller. The Survey showed a temporal trend toward refined design and construction solutions, so as more techniques are applied and tested, I expect heights will grow. In addition, Survey respondents identified market acceptance as an important part of growing the market for taller wood buildings – there is work to do to change perceptions of fire risk and durability. 

AD: One thing people assume about wood is that is less resistant to fire than a material like steel, which isn’t necessarily true. What steps do you take to fire-rate a tall building?         

Structural or mass timber products like CLT or LVL have an inherent resistance to fire.Wood burns slowly and the char layer created on the surface as it burns helps protect and insulate unburnt wood below the charred layer. The unburnt portion of a thick member retains 85-90% of its strength. In addition, timber panel products can eliminate void spaces between walls and floors where fire tends to spread easily, making it more fire resistant than other construction material/methods. Fire protection strategies vary depending on the type of timber products used and the requirements of the jurisdiction. Among all the projects surveyed, timber elements were oversized to include a char layer, in addition to encapsulating timber elements with gypsum to some degree.  Sprinkler systems and intumescent paint applied to exposed timber were also common fire protection strategies. 

AD: Moisture damage can be an issue in wooden structures. How do you prevent moisture damage on a large scale project?         

In all cases, any exposed structural wood elements are located either inside the building envelope, protected by an overhang or in the case of cantilevered panels, exposed only on the underside [...,] as with any building or material, the qualities and capabilities of wood must be respected, and buildings must be well maintained to ensure long term durability. During operation, moisture is addressed in most cases by a mechanical ventilation system, but Survey participants all emphasized the importance of educating building occupants on optimal operation strategies. To address the perception that moisture could be a concern, two of the buildings in the Survey have installed moisture sensors within the building envelope to monitor performance over the long term (Limnologen, Forte). 

The Stair By Perkins+Will In The UBC Earth Sciences Building. Image © Martin Tessler

AD: What are the financial benefits of using wood in larger scale buildings?          

The Survey results emphasized the benefit of shorter construction schedules where prefabricated elements were used. Survey participants noted that the quality of construction was superior in most cases, resulting a more durable building and better long term investment. Operational energy savings as identified in question 2 certainly contributes to building the financial case. At least two of the projects in the Survey set out to demonstrate that a timber structure could be construction cost competitive with a concrete structure and were successful.

AD: Is there a specific reason tall wooden structures are more prevalent in European countries than in the USA?          

There is a strong regulatory grounding in Europe where governing policies in support of low carbon construction, energy efficiency, or renewable resources, directly or indirectly encourage tall wood and mass timber construction. As well, expertise across related sectors appears to have benefited from a greater blending of professional roles, creating a strong culture of collaboration between developers, designers, timber fabricators and researchers. These nuances appear to be significant for advancing strong and credible markets for tall wood construction, and are only just beginning to emerge in North America. 

AD: Lastly, what are some striking examples of vertical wooden buildings?        

The interesting thing about most of the buildings that participated in the Survey, is that most don’t appear from the exterior to be wooden buildings. In almost all cases the wood is hidden in the structure and only exposed on the interior – if at all. Where the wood is featured, is where it makes the most striking impact, and there are several beautiful examples in our Survey participant projects: The Tamedia building features the timber structure on the interior in a very modern way. The interior suites of 3XGrun and Forte are lovely, inviting and warm residential spaces. The LCT ONE office space is beautiful – having spent a day working in the building myself, I can attest to the sense of well-being afforded by the timber elements in the finished space. The feature timber stair at the Earth Sciences Building is certainly a striking signal of the timber elements within the structure of the academic wing

건축법 이해를 위한 간단한 법률상식

[참고] 건축법 이해를 위한 간단한 법률상식

글 이재인 명지대 건축대학 교수

1. 법의 형식과 위계

하나의 법률은 법과 시행령, 시행규칙으로 구성되며, 일반적으로는 법 하나에 시행령 하나 시행규칙이 하나이나 법에 따라 시행령이나 시행규칙이 둘 이상인 경우도 있다. 예를 들어 「건축법」은 「건축법 시행령」 하나에 「건축법 시행규칙」, 「건축물의 구조기준 등에 관한 규칙」, 「건축물의 피난ㆍ방화구조 등의 기준에 관한 규칙」, 「건축물의 설비기준 등에 관한 규칙」, 「건축물대장의 기재 및 관리 등에 관한 규칙」 등이 있다.

「주택법」의 경우는 「주택법 시행령」, 「주택건설기준 등에 관한 규정」 이렇게 시행령이 둘이고, 시행규칙은 「주택법 시행규칙」과 「주택건설기준 등에 관한 규칙」으로 둘이다.

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법의 위계 ⓒ이재인

여기에 지방자치체(시,도,구)에서 제정한 조례가 더해지며, 이들은 위계적인 관계를 형성한다. 이들 관계에 있어 법에서 규정하지 않은 내용이나 법의 취지에 반하는 내용을 시행령이나 시행규칙에서 규정 할 수 없다.

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행정규칙의 형식구분

또한 부수적으로 기획재정부에서 해양수산부까지 우리나라 17개 각 부처에서 제정하는 행정규칙(훈령.예규.고시)이 있는데, 이는 형식적으로 법은 아니지만 실질적 구속효과가 있다.

예를 들어 주거기능과 사무실기능이 함께하는 오피스텔을 건축하고자 한다면, 「건축법」에서 얻을 수 있는 정보는 업무시설이라는 건축물의 용도 정도이다. 좀 더 구체적인 「오피스텔 건축기준」은 국토교통부 고시[국토교통부 고시 제 2013-789호]에서 규정하고 있다.

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오피스텔 건축기준 <출처: 국토교통부, 법령정보>

2. 법의 명칭

법을 부르는 명칭은 법령, 법규, 법률(법) 등 여러 가지가 있다. 일반적으로는 어떻게 부르든 큰 무리는 없으나, 엄밀하게 그 의미를 구분하면 다음과 같다.

- 법령; 법률+명령(시행령 또는 시행규칙),
광의: 판례나 규칙 등 사실적인 규제법 성질을 띤 모두를 포함

- 법규
광의: 법규범을 갖는 모든 것, 즉 성문법형태로 만들어진 모든 것 총칭
협의: 특수한 성질을 가지는 법규범만을 칭하기도 한다.

- 법률; 광범위한 법 일반을 의미.
보편적으로 국회에서 통과한 법(또는 법률)만을 칭함. 그러므로 시행령이나 시행규칙은 법률이라 부르지 않는다.

법의 명칭에는 ‘~법률’ 혹은 ‘~법’으로 끝나는 것이 일반적인데, 법 명칭이 ‘~에 관한’이 앞에 붙을 경우는 ‘~법률’을 붙여 사용하고, 법 명칭이 명사로 끝나면 ‘~법’으로 명기한다.

예를 들어, 「건축법」, 「주차장법」, 「장애인·노인·임산부 등의 편의증진보장에 관한 법률」, 「국토의 계획 및 이용에 관한 법률」 등이다.

그런데 ‘~관한 특별조치법’, ‘~촉진법’, ‘~임시조치법’, ‘~특별법’ 등의 명칭을 사용하는 법이 있다. 이들 법은 영속적으로 지속될 법률이 아니라 그 당시 일시적 목적달성을 위하여 필요한 법으로서, 법에서 정한 목적이 달성되면 폐지될 법률이다.

즉, 시한부의 삶을 사는 법률들이다. 예를 들어, 현재의 「주택법」은 과거 주택의 양적 보급을 촉진하기 위해 만들어진 법이다. 따라서 그 명칭은 「주택건설촉진법」이었다.

그러나 현재 주택 미분양사태가 시사하듯 주택의 양적 보급은 일정 달성했으므로, 법은 폐지되어야 한다. 그러나 법의 성격을 바꾸어 양적 보급보다는 질적 관리라는 방향으로 선회하여 「주택법」으로 개정하면서 영속성을 지니게 된 것이다.

3. 일반법(보통법)과 특별법

법률들은 상호간 그물망처럼 서로 얽혀 있다. 때문에 법률끼리 서로 상충할 수도 있으며 혹은 효율성을 위하여 어떤 법률에는 그 내용을 규정하고 또 어떤 법률에는 규정을 하지 않는 경우도 있다.

이러한 경우는 위계를 파악하여 위계가 높은 규정을 따르며, 같은 위계에 있는 법률이라면 원칙적으로 특별법이 우선적으로 적용되고, 만일 특별법에 규정이 없는 내용이 일반법에 규정되어 있다면 이를 보충적으로 따라야 한다.

일반법은 보통법이라고도 부르며 특별법에 비하여 넓은 범위의 사람ㆍ장소 또는 사항에 적용되는 법이라는 의미이고, 특별법은 일반법보다도 좁은 범위의 사람ㆍ장소 또는 사항에 한정하여 적용되는 법으로 동등한 위계를 지니는 법률 상호간의 법 해석상의 개념명칭으로 이해하면 된다.

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일반법ㆍ특별법 구분 예

예를 들어 「건축법」과 「주택법」이 일반법과 특별법의 관계인데, 「건축법」은 모든 일반적인 건축적 상황을 포함하는 것으로 일반법이고, 「주택법」은 건축 중에서도 일정규모의 공동주택, 특히 아파트 건축을 위한 특별한 경우를 한정하기 때문에 특별법이다.

그러므로 아파트(단지) 건축을 위해서는 우선 「주택법」을 참조하고, 「주택법」에 규정이 없는 건축규정은 「건축법」을 따라야 하는 것이다.

이와 마찬가지로 「민법」과 「건축법」은 일반법과 특별법의 관계이다. 모든 일반적 관계를 규정한 「민법」에 비해 건축법은 건축으로 인한 관계를 한정하여 규정한 특별법인 것이다. 때문에 「민법」 제243조의 차면시설 규정은 「건축법」에서 특별히 규정하지 않더라도 건축 시 원칙적으로 지켜야 하는 규정이다.

그러나 일반법의 「민법」과 특별법의 「건축법」 관계가 일반적으로 익숙하지 않아 많은 민원과 분쟁의 사례가 되므로 「건축법 시행령」을 개정하여 2008년 10월 29일 부터는 법에 규정을 추가하였다(건축법 시행령 제55조).

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건축법 속에서 일반법ㆍ특별법 구분 예

4. 법령의 형식과 읽는 방법

ㆍ법 명칭(및 법령번호), 본칙, 부칙으로 구성
ㆍ제명 및 법령번호; 법령의 종류 및 법령을 공포한 날짜와 법령번호 표시
ㆍ본칙; 본 내용(條)을 편(編), 장(章), 절(節), 관(款)의 순으로 묶는다.
ㆍ내용구분; 조(條) → 항(項:①,②,③...) → 호(號:1,2,3...) → 목(目:가,나,다....)

ㆍ법령읽기 방법
법조문을 읽을 때는 제1조 제1항 제1호 가목으로 순차적으로 읽는다.

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15. 법령용어의 기준범위

ㆍ‘이상’과 ‘이하’는 기준점을 포함하여 그보다 많거나 적음을 표시하는 것이다.
ㆍ‘초과’와 ‘미만’은 기준점을 포함하지 않고 그보다 많거나 적음을 표시하는 것이다.
ㆍ‘이전’과 ‘이후’는 기준시점을 포함하는 것이고, ‘전’과 ‘후’는 기준시점을 포함하지 않는다.

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ㆍ같은 취지로 ‘이내’와 ‘내’도 구별하여 사용하여야 한다. 특히 위원의 상한만을 규정할 때에는 ‘이하’나 ‘미만’을 사용 하지 않고 ‘이내’를 사용한다.

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예를 들어 ‘중앙건축위원회는 위원장 및 부위원장 각 1명을 포함하여 70명 이내 의 위원으로 구성한다.’(「건축법 시행령」 제5조 제3항)는 조항은 기준시점이 포함되는 최대 70명까지 위원으로 구성 할 수 있다는 의미이다.

반면, ‘위원이 임원 또는 직원으로 재직하고 있거나 최근 3년 내 에 재직하였던 기업 등이 해당 안건에 관하여 자문, 연구, 용역(하도급을 포함한다), 감정 또는 조사를 한 경우’(「건축법 시행령」 제5조의2 제1항 제5호)가 의미하는 기간은 기준시점이 포함되지 않는 2년 11개월 29일을 의미하는 것이다.

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