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木构建筑


轻型木结构介绍

轻型木结构介绍

轻型框架即是将间距紧密的规格材部件和覆盖层联合使用,以形成一幢建筑物的结构基础。此结构基础可提供刚性、为内装修和外包层提供支持、并为放置保温材料留出空洞。

轻型框架是北美住宅建筑业最常见的方法。此建筑形式也可用于较大规模的商业和公共建筑物。例如,位于加拿大温哥华的林木产品研究基地加拿大林产工业技术研究院(Forintek),其占地9300平方米(100,000平方英尺)的办公及实验用建筑物即是大规模使用轻型框架结构的范例。

一幢住宅楼的墙壁通常可能为38 x 89毫米(名义尺寸为2 x 4英寸)、高度为2.4米(8英尺),而Forintek建筑物的墙壁则由38 x 235毫米(名义尺寸为2 x 10英寸)的墙骨建成、从楼板到天花板的高度为5米(16英尺)。结果是:该幢建筑物的牢固程度足以满足作为研究场所的严格要求。

在建造结构型构架时,轻型框架使用的是规格材(通常为38毫米(名义尺寸为2英寸)宽的锯木、深度可高达286毫米(名义尺寸为12英寸))、以及尺寸相当的制成木制品。这些主要的结构部件与覆盖层组件统一使用,从而为墙壁、楼板和屋顶提供刚性。一般来说,轻型框架部件间的间距不大于600毫米(2英尺)。

表示一个框架构件的典型排列

图1 表示一个框架构件的典型排列


对于某些承重结构而言,工程化木制品(如轻型框架桁架、预制木制工字型搁栅、或其它结构性产品如层积木(LVL)、平行积成木 (PSL)和胶合层积木)可能会用作框架组件。在需要有较大净空的条件下,轻型框架部件可能会与重梁或柱联合使用,以将荷载直接转移至地基。

上图显示的是框架部件的典型排列方法。通过重复使用小部件和紧固件,框架结构形成了一种设计冗余,即:在主要荷载转移通道失效时尚有其它通道可供使用。正因如此,框架结构不太可能突然失效,因此被认为是一种优良的建筑技艺,可以抵抗诸如地震和风力等情况。










轻型框架的特点

多功能

轻型框架的特点

轻型框架是一种既有功能性又有多样性的建筑方法。轻型框架结构可以理解为屋顶、楼板和墙壁平面,其具有以下功能:

  • 结构 : 墙壁可以被设计成承重墙,以便将垂直荷载转移至地基。也可以将墙壁设计成剪力墙以抵抗来自风及地震荷载的侧向力,此两种力与墙壁方向既垂直又平行。屋顶和楼板的设计可以承受建筑设计荷载,而且可以设计用作横隔墙,从而抵抗变形。
  • 强度 : 轻型框架良好的结构性能归功于两个主要因素:荷载分配及合成行为。荷载分配指的是当配件压力过大时尚有可选的荷载转移通道可供使用。合成行为指的是覆盖层和紧固件对锯木部件强度所起的作用。结果是轻型框架具有储备强度和硬度。
  • 外壳 : 用于提供刚性的覆盖层材料同时还用作建筑物外壳、供外装修附着其上。
  • 保温层和装修 : 框架间的间距用来放置保温层,而且框架用于安装蒸汽隔层和内装修。

Features of Light Framing 02

预制配件

框架结构可以预先制造。为了加速组装速度,模块可以很容易地在室内工作条件下预制、或者使用自动化用钉系统。此外,也可以在现场进行预制工作,即人工将面板单元抬升到位、或者在需要时用起重机将其抬升到位。

可行尺寸

框架结构可用于使用小规模建筑技艺的大型建筑物。使用较大部件可以确保充分转移较多压力。以此方法,轻型框架结构也可以用于许多商业用途。

在屋顶和楼板上使用轻型框架桁架可允许大于20米(60英尺)的跨距。通过使用预制工字型搁栅、层积木(LVL)、平行积成木 (PSL)或胶合层积木可以实现长跨距。

使用现成规格材和平台结构的立柱墙可以很容易地达到5米(16英尺)高,若需定制,高度更可高达7米(23英尺)。通过用木制工字型搁栅代替规格材墙骨,墙壁高度还可以扩大、或者在强风荷载为设计参数时可增加强度。此外,在特别需要留出空间的情况下,框架结构还可与梁柱结构一起使用。下图显示支撑框架墙以承受集中梁荷载的一种方法。


框架材料

框架材料

承重框架构件

轻型木结构包括相连的有覆面板的承重木框架构件组成建筑物部分,如地板,墙体,屋顶,和特别的建筑系统,如剪力墙,隔膜板,承重墙,和永久木基础。

承重框架构件

框架构件,以墙骨,搁栅,和椽的形式对于垂直和横向覆面板提供加固和支持,而且是主要的承重构件,传递载荷到基础。这些构件而且从连接的覆面板上通过混合作用得到强度。

框架需要轻型构件间隔300或600mm之间,而且通过这样做可以分散载荷,强度低的构件通过覆面板的紧密连接将载荷传递到载荷高的构件。这样,全部的载荷不是由一个构件承担,而是由所有构件共同承担。

轻型木结构有多种主要的结构构件。

  • 规格材
  • 轻形框架木桁架
  • 单板层积材(LVL)
  • 预制木工字梁
  • 平行木片胶合木(PSL)
  • 层板胶合木

LVL,PSL和层板胶合木,虽然通常用在大尺寸的梁柱结构上,也经常用在框架结构中需要横梁的地方。

对于住宅应用,大部分北美建筑规范提供跨度表,可以依据来选择地板和屋顶的合适强度和缺陷的构件。

对于大的建筑,构件必须要按照木产品的设计值来设计。

一般来讲,墙骨级材是用做墙骨的(最多140mm(6英寸标定尺寸)厚),2级材用于屋顶和地板。对于桁架,木材的等级是由桁架生产商选择的。高等级可以在需要额外的强度,或者构件暴露需要更好的外观时采用。

木材,窑干的或风干的,都应该在安装的时候不超过19%的含水率,在适应平衡湿度水平的时候降低尺寸改变。达到这样的含水率一种方式是要求窑干,会增加10-15%的成本,或者保证湿材有足够的时间达到与干燥的材料相同的含水率。在任何情况下,都要保护木材在建造的过程中不受潮。


框架材料

覆面板和紧固件

覆面板和紧固件

在轻型木结构中的覆面板,发挥加固,和强化承重构件的柱和梁的作用,并构成支撑外墙板,地板和屋顶材料建筑外壳。

覆面板在通过剪力墙和侧向支撑抵抗侧向力方面也发挥了关键的作用。

胶合板,定向刨花板(OSB),和木板是很常用的框架结构的结构覆面板。厚木板的盖板在梁柱结构中经常使用,因为梁柱结构的跨度比框架结构要宽。

胶合板和OSB覆面板,通常的尺寸是1200 x 2400mm (4' x 8')的板子,在墙体框架水平或垂直安装。在板子间要留2mm的缝隙,考虑膨胀和防止板子弯曲。

如果水平安装,垂直连接应当交错开以提高墙的刚度。

有槽口的木板覆面板,舌榫或方口应当水平,垂直,或对角线安装,所有的末端支撑,并且末端交错提高额外的刚度。模板通常水平摆放来减少安装时间和木材浪费,因为不需要进行角度切割。

紧固件

轻型框架需要很多小的紧固件,钉子,长钉,扒钉来连接构件,和连接覆面板到框架构件上。

有很多金属紧固件,如托梁挂件,可以减少安装的时间,和提高连接的强度。大部分轻型框架连接件用钉子来连接。

机械气钉和射钉枪降低了在需要大量钉的劳动时间,


地板设计

地板设计

在地基上连接基木板, 开始一层地板平台的安装

基木板的尺寸是38 x 89mm (2" x 4" nom.), 或大的板材平放在地基上。它是结构的基础,连接基础和上部结构。对于住宅建筑,紧固件通常是12.7mm (1/2")直径的锚栓,打入基础中心距为22.4m (8')或更小,可以使基木板稳固。

对于大的建筑, 向下的装置应进行工程计算来抵抗由于刮风和地震产生的向上和剪切力。锚栓要浇注到混凝土基础里,或者在混凝土浇注后安装紧抓类锚栓

不推荐在混凝土初凝开始后插入锚栓,因为对锚栓的握力不确定。

如果在浇注后安装,基木板可以在沙浆上放置水平。如果基础是水平的,不需要沙浆,基础和基木板的连接用填缝剂防止空气和水气的进入。否则,在混凝土和基木板之间使用垫圈。在北美的一些地区,基木板一定要进行防腐处理,防止白蚁的侵蚀。

横梁

在托梁无法在墙体间充分伸展的情况下,横梁能够为地板和屋顶托梁提供中间支持。桁条可以是实心木、组合板材、胶合层积材、平行积成材(PSL),单板层积材(LVL),或者是其他各种能满足工程需要的建筑材料。

在地平面或地平面以下的混凝土或砖石结构中的木梁至少应在各垂直表面上留有12mm的空间,以便于空气流通。为了保持下部干燥的需要,如果在木梁和地面之间有最小空隙,那么木梁在构筑时应使用聚乙烯、垫圈或类似材料同混凝土隔离开。

搁栅

搁栅最常用的是规格材和预制木制工字型搁栅。平行弦轻架桁架、平行积成材(PSL)、单板层积材(LVL)和胶合层积材(glulam)也可以使用。如果对强度有特别的要求,例如在开孔周围,这些材料特别有效。

挠度是一项搁栅的重要的设计标准。挠度关系到用户接受度,在计算搁栅的跨度表时也需要考虑挠度。下列几种方法可以提高搁栅的负载分配,并由此降低挠度。

  • 捆扎住搁栅的下缘、或者支撑、交叉支撑住搁栅以提供侧面支持。这些一般都安装在搁栅的跨距中部或三分之一处。
  • 使用粘合剂和扣件将地板覆层和搁栅连接起来,由此提高覆层和搁栅之间的混合作用。搁栅间距和覆层厚度如下表所示。

典型的搁栅间距和覆层厚度

地板覆层材料搁栅间距最小材料厚度
mmin.mmin.
锯材400161711/16
50019.2193/4
60024193/4
胶合板4001615.55/8
50019.215.55/8
60024193/4
定向刨花板4001615.95/8
50019.215.95/8
60024193/4

备注:覆层厚度和支撑间距随实际中的建筑规范有所变化。该信息仅为一般性参考标准,请参照具体的实际建筑规范。

其他材料

在某些居所中,在木地板上可以加装一层混凝土或石膏质壳以增强声响效果。

经常使用的是38mm(1-1/2")厚度,而且必须设计所有顶部以下的材料,以适应额外附加的混凝土静负载。

孔洞与槽口

可能需要在搁栅上钻洞或切出槽口,以铺设电线、管道和其他服务设施。

设计师应根据合适的建筑规范设计孔洞的大小。如果孔洞的大小受限,而且位于搁栅的深度中心附近-这里弯曲应力最小-那么打孔取出的材料不能影响到板材的强度。

所有在预制木制工字型搁栅中的开孔,都应参照制造厂家提供的信息,其中应明确说明可允许的孔洞大小和位置。

悬挑

地面搁栅可以建成悬臂式向外延伸,以支撑窗台或额外的地面面积。

向外延伸的悬臂部分不能支持其他楼层的地面负载,除非通过计算证明并没有超过悬臂搁栅的设计承载压力。


墙体设计

墙体设计

轻架墙包括称为墙骨的垂直构件,附在墙的顶部和底部到水平板,以及附属于这一结构的一层覆材。

墙可以是非承重墙(隔断墙)或承重墙(外墙和内部承重墙)。

如果某构造墙体被设计为承受侧面负载,那么这就是一面剪力墙。剪力墙用于承受墙体受到的风力或地震力。

木搁栅往往被用于那些跨度达到规格材长度极限的居民住宅和商用建筑。即使跨度和承载方面的要求决定了预制木制工字型搁栅,或地板、屋顶桁架的使用,但是墙体与地板、墙体与屋顶的连接部分仍基本保持与使用规格材搁栅时一致。

内部承重墙应直接位于梁或墙体之上,但是也可以处在其他任何地方,只要搁栅和其他支撑物经过特别设计能够承受负载。

与地面搁栅垂直的非承重墙可以安在任何地方,但是如果同地面搁栅平行安置,那么墙体必须有搁栅在其下方支撑,或者由搁栅间的支撑物支持。

覆层一般从基木板开始建造,以在墙结构和地基之间形成一个额外的夹层。

考虑到风力和地震的向上影响,有必要建造一个穿透搁栅的机械拉力连接装置。因为墙基受制于回撤力的影响,功能有限。

墙板

墙板用于墙骨的顶部和底部,用以产生一大片承重区来分配于墙骨之间的垂直负载。墙板一般与墙骨宽度相同,都是38mm厚。

由于墙骨没有延续到地板和平台结构之间,因此大型建筑可能需要机械性的牵制设备,以便提供牵制保护,免于侧面压力引起的上浮力影响。

这是保护墙体与地板连接的三项可选方案:

  • 展开的地板结构的胶合板和定向刨花板,由钉子或扒钉联结在地板结构上。这种情况下,干木材应用于制作搁栅和顶梁,以避免木材收缩可能导致的覆层弯曲。
  • 根据标准要求大小的电镀金属条,可以钉在地板上下的垂直构件上,以提供拴系力。
  • 在产生大力的时候可以使用螺钉和托架。下面是总原则:
  • 墙顶板要有至少38mm厚。如果在非承重隔断墙中以及承重墙中,只要集中负载力在50mm厚的支持墙骨范围内发生,那么顶墙板可以只有一面。若不满足该条件,那么顶墙板要加倍。交叉墙应通过重叠的墙板或者金属板联结起来。加倍的墙板应用钉子联结,至少每隔一墙板筋交叉排列。

墙骨

目前住宅建筑中的一个趋势是:由于额外增加的保温空间,最小墙骨大小由过去的38 x 89mm(2" x 4" nom.)
提高到38 x 140mm(2" x 6" nom.)。

对于重型建筑来说,墙骨还必须考虑到适应轴心力和弯曲力的需要。根据长和重,商用建筑的墙骨可以为38 x 184, 235或286mm (2" x 8", 10", or 12" nom.)。墙骨分级中不包括该规格的垂直构件。2级材应当加以明确说明。

对于高墙来说,预制木制工字型搁栅有时被作为墙骨垂直使用。

除了开孔之外,墙骨应延伸到整个楼层高度,以支持强度。

下表中是中型应用中的墙骨间距和覆层厚度,作为一项总原则可以为初步规划布局提供参考。

墙体的典型墙骨间距和覆层厚度

墙体覆层材料墙骨间距最小材料厚度
mmin.mmin.
锯材4001617.011/16
6002417.011/16
胶合板400166.01/4
600247.59/32
定向刨花板400166.351/4
600247.95/16

备注: 覆层厚度和支撑间距随实际中的建筑规范有所变化。该信息仅为一般性参考规范,请参照具体的实际建筑规范。

过梁

过梁是窗户、门和其他开孔上水平放置的梁,用来将开孔上方的垂直负载压力传递到周围的墙骨上。

在承重墙中,过梁可以是同墙骨等宽的实木,或者是两条以上的38mm(2" nom.)厚的木材。木材放置在边缘或用隔离物隔开,使得过梁同墙骨等宽。

对于大型开口和负载来说,平行积成材、胶合层积材,单板层积材是理想的材料,因为它们高的强度和尺寸比。


屋顶设计


Roof Design

设计轻型木结构屋顶时,规格材椽木和屋顶搁栅通常用于普通负载和跨度,预制木制工字型搁栅或桁架则适用于更大的跨度和负重。指接搁栅和椽木制造时最长不超过12m (40Õ).

覆层除了和这些承重构件一起支撑屋顶所承受的重力之外,还提高了这些承重构件的负重能力。

轻型框架屋顶可以设计具有隔板作用,抵制风力和地震力产生的横向负重所带来的毁灭性影响。

有了其他一些材料的辅助,轻木架屋顶可以是斜的或平的。如,平顶上的桁架可以预制成方便排水的恰当斜度。

横椽和搁栅

横椽和搁栅除了必须在垂直支撑之上接合之外应该是延续的。两边的开口处比两倍横椽或搁栅间距还宽,因此所用的横椽和搁栅数量应该加倍以应付额外强度。

屋顶桁架

屋顶桁架必须限制挠度。这对平顶尤为重要,因为平顶的挠度会导致积水,并进一步导致负重增加。

一些北美建筑规范中列出了住宅类建筑中所用的一些更为普通的木桁架构件的跨度和尺寸。总的来说,这些表格仅适用于跨度为12m (40'),中心间距为600mm (2') 的屋顶桁架。对更大的跨度和负重要进行特别的工程分析。

屋顶覆层

屋顶覆层可以支撑屋面,增加其刚性。屋顶覆层可以用锯材,胶合板或定向刨花板。下表中列出了初步规划中对于间距和材料厚度的大致要求。具体尺寸要根据实际情况中的雪载荷加以调整。

屋顶的典型横椽或桁架间距和覆层厚度

屋顶覆层材料横椽或桁架间距最小材料厚度
mmin.mmin.
锯材3001217.511/16
4001617.511/16
50019.2193/4
60024193/4
胶合板边沿有支承300127.59/32
400167.59/32
50019.29.53/8
600249.53/8
边沿无支承300127.59/32
400169.53/8
50019.29.53/8
6002412.51/2
定向刨花板边沿有支承300129.53/8
400169.53/8
50019.211.17/16
6002411.17/16
边沿无支承300127.59/32
4001611.17/16
50019.212.71./2
6002412.71/2

备注: 覆层厚度和支撑间距随实际中的建筑规范有所变化。该信息仅为一般性参考标准,请参照具体的实际建筑规范

锯材覆层应搁栅或椽木垂直,各边皆有支撑且边沿的搁栅交错排列。锯材覆层应一直延续到沥青瓦和吊顶,但是其间距应和木瓦屋顶中的瓦片大小相同。分隔开的瓦片使得空气可以在覆层之下自由流通,以防水气集结。

安装覆层板(胶合板和定向刨花板)时,将表面纹理垂直于搁栅,椽木和桁架。在相连的板之间留下6mm (1/4")的空隙以防板面扩张。如果将金属H夹,舌榫,缝,或至少38 x 38mm (2" x2" nom.)的支承牢牢钉入框架中,支撑起椽木之间的板面,则可以相对减少覆层板的最小厚度。

覆层之上的屋顶材料

很多屋顶材料在不同的服务条件下都是可以适用于轻型木结构屋顶的。斜顶最常用的材料是西部红柏木瓦片,沥青瓦和瓷砖。平顶或低斜度屋顶则通常采用组合屋面。


轻型木结构指导方针

  • 轻型木结构建筑几乎完全依赖钉连接。保证安装规定的螺丝钉型号,特别是在对剪力墙和隔板作用有具体规定,及保证锚栓具备充分的保护力。
  • 根据具体项目位置选择适合的结构材料以具有经济性和表现良好。
  • 确保具体材料的供应能够跟上工程进度的要求。
  • 用表面干燥锯木可以在建筑结构随着湿度变化有所调整时使其尺寸变化减少到最小。

梁柱结构介绍

Intrudction of post and beam

柱结构是用用较大、间隔较宽的构件来支撑整个结构的方法。这是设计师在建造木结构房屋时将建筑功能和木材料特殊美感很好结合的基本方法。

在轻型框架建筑中,框架可以塑造整个建筑的结构,外部覆面内部装修的支撑, 并作为绝热空腔。覆层和框架一起支撑起侧面载荷或挤压。

在梁柱结构中,圆柱和横梁可以支撑垂直载荷,中间框架是为了支持外部覆层和内部装修以及为隔热提供足够的空间。另外,斜撑与其他支撑是用于支持侧面载荷。

在梁柱结构中, 支撑起外部结构所用的横梁,圆柱,桁架,和檩条用的材料是方木,胶合层木,平行积成材, 地板和屋顶覆层用的是盖板。 这些大构件,梁柱结构可以使内外部充满活力,显得美观有吸引力,同时可以满足北美建筑规范中所规定的火灾安全标准。

方木框架是梁柱结构的传统形式。北美的方木细木工在金属紧固物和锯木厂生产的木材之前。因此使用手砍和手锯大的木材,用榫接将木材联结起来,用硬木钉固定, 或直接依据几何形状联结。

近几十年来,这种技术主要用于独特的家庭设计的方木框架又再次流行起来。现在人们能够充分了解细木的性能,并将其频繁的用于商用建筑。虽然说这种建筑方式比当今梁柱结构消耗的劳动力更多,但是它可以完整的表现出木建筑工艺的艺术魅力。

当今的梁柱结构和方木木框架结构主要有以下几点不同:

梁柱结构:

  • 主体构件所用材料为方木,胶合木,平行积成材和单板层积材。
  • 连接件可以在商店购买。
  • 金属扣件可以提高建造速度和经济效率,使建筑物更结实。

方木框架:

  • 主体构件所用材料为硬木和软木方木。构件通常湿材或是含水量较高。循环和经干燥室处理后的木材由于比较干燥皆可以减少木材变形和出现裂纹。但是这些方法通常会造成成本上升。胶合层木也可用于方木框架。
  • 通常要求事先买好精确的接合点。
  • 各构件可以通过构件间的摩擦联结固定,或是使用硬木钉,必要时也可使用传统的联结方式。

无论是否用现代材料和接头于建造梁柱结构,还是用历史传统的细木工将各构件联结在一起,成品都将有良好的实用性和引人注目的外观。


梁柱结构的主要特点

Features of Post and Bean Construction

准备构件

梁柱结构所需的构件数量上没有传统框架所需的构件多,但是所需构件尺寸更大。因此较为节省成本的做法是在将构件运送到施工现场之前就将一些构件联结好。但是这种做法通常用于木制成品如胶合木,而非锯成木材。

非现场准备工作完成之后,进行钻孔,切削和轧制, 只有安装和紧固工作需要留待现场完成。虽然到现场后通常需要进行一些调整,但是木料用手工或有力的工具都能很快很轻松的完成切割和形状调整的工作。

对安装所需构件进行提前准备,以及木板特别是厚木板装置的速度表明,一个建筑物的外壳可以很快完成以保护内部正在进行的建造工作。

外观

总的来说,轻型框架建筑的木制结构在一个建筑没有完工之后是不暴露在外的,内外部的装修可以保护木制框架。

另一方面,在梁柱结构绝大多数情况下主要结构的构件是暴露在外的。这些暴露在外的木头颜色和纹路会使得整个建筑从内外部看来都非常的美观舒适且十分特别。

由于外观是非常重要的,在储存,交付,安装,调整和联结的过程中就必须对材料进行特别的维护,以防其受到任何损坏或受到天气的影响。

安装工作一旦开始,整个工程就必须尽快完工,以防建筑由于吸收水分而变形,由于吸收了水分,太阳爆晒和色素而变色,或者是由于金属连接件生锈而出现斑点。

灵活性

梁柱结构中所用的隔墙通常是不会承受垂直载荷的。 因此内墙体的安装位置应该根据其功能确定,而不是为了承重的需要。

但是,梁柱结构的方法可以和传统框架承重墙结合起来。传统的载荷墙中通常需要一个隔墙而非一根圆柱。在那样的情况下,承重墙在设计时必须要能够承受横梁的集中载荷。

火灾安全

梁柱结构的建造符合重木结构防火安全标准,构件有一定的尺寸。这就允许屋顶和地板构件在建造过程中暴露在外,而不是被一层石膏墙板保护起来。


木材

Lumber

成材曾经是重型构件所采用的唯一材料,现在也被广泛的使用的。成材的长度通常为6m(20’),也可以订做更长的成材。通常根据所需的纹路和外观来决定是否保留成材的原貌或对其进行处理。尺寸较大的梁柱结构在零售木材厂里一般没有存货,需要订货。

用干燥室对木构件进行窑干是不可行的。因为加速干燥会导致表面和内部的干燥程度不同,从而导致木材出现裂纹甚至开裂。因此对木材进行刨光,同时特别预见到木材在装置完毕之后持续的干燥而尺寸变化。为了防止大的构件出现扭曲或裂纹,尽量选择已经至少部分进行过风干的木材,并且继续风干的时候要将速度放缓。

实木梁柱结构必须符合一些特殊的木材等级规定。

  • 柱子:根据所需尺寸选择木结构框架类别中的2号等级,与柱子和木材类别中的1号和2号等级。
  • 地板和屋顶横梁:根据所需尺寸选择托梁和铺板类别中的2号等级,与横梁和纵梁类别中1号和2号等级。
  • 地板和屋顶铺板:根据所需的外观从铺板类别中精选级或商业级。

方木细木是一种传统方法,复合木制品之前出现的,并一直将锯木成品作为其基本材料。


胶合层木,平行积成材和单板层积材

Glulam, PSL and LVL

胶合木,平行积成材和单板层积材皆为制成品,广泛的应用于梁柱结构中。这些产品都有长度优势,能达到23m (80’)的长度。在一些情况下如果可以对交通运输做一些特殊的安排,他们就可以生产更长的产品。 很多年来,胶合层木使除了方木之外唯一用于梁柱结构的材料。同时它也是唯一可以适用于弯曲和特定形状构件的大型木制材料。

作为一种新的大型建筑材料,平行积成材正在迅速被接受并应用于梁柱结构的建造中。尽管平行积成材的制成品皆为直的,并且有指定的尺寸。但是其可以进一步层压,锯,形成更大的构件,并具有一定的形状。它的外观与其他实木木构件不同,令人愉快。

单板层积材也可以在层压之后成为更大的构件,适用于梁柱结构的建造。

所有的这些制成品都要求原料及其在加工过程中保持低水分含量。因此他们是尺寸相对稳定,不因为含水量的增加或减少明显变化的建筑材料。在运输和建造过程中对其进行特别保护,以维持其含水量尤为重要。


细节设计

Detailing

适当的设计和建造可以使木结构景观更具吸引力,有助于延长其使用寿命,减少其腐烂机会。对建筑材料的不当使用,松泛的联结和不恰当的紧固方法会减少户外木结构建筑的使用寿命。

防水

  • 所有的户外木结构建筑在细节设计的时候都必须考虑到能够使多余的水分流失,并且保证干燥所需的充分的空气流通。
  • 未经过处理的木头不应与含水材料如土壤,混凝土接触;且应远离有钢接头的混凝土板。
  • 如果木板为杯型,那么应该将凸起的一边竖起,以防止板面积水。

栏杆,柱子顶部,座位等平滑表面应稍稍倾斜,以防止积水。柱子顶端应该斜交切割,封上或盖上以防端面晶粒吸水。在舷边压板的下方装上滴水凹槽。


金属连接件

图1: 用于户外木制品的金属连接件

  • 用于户外木制品的金属连接件
  • 用于户外木制品的金属连接件 02
  • 用于户外木制品的金属连接件 03

托梁

托梁建造时,要防止积水或木材端面暴露。支撑向连接倾斜,较宽且平滑的围栏,覆盖木材端面连接,会导致积水,并最终导致腐烂。

复合式联结要求很高的工艺,以适应木制构件的缩涨。 最好是使用一些简单且不会受由于空气湿度变化而导致的木材移动的连接。图二是关于建造普通木连结的正确和错误方法。

所有的金属接头(参照前页图1)都应该是热镀锌金属,尽管铝和不锈钢接头也能符合条件。螺栓,螺丝和钉头的完全盖住,或至少看不见。这些钉孔由于位置不同,可能会造成积水,因此必须填平。为了防止开裂,应事先为紧固件打好孔,并始终将小构件连向大构件。

当不能将钉子成90度,或者使用厚构件木头时需要斜钉。暗钉通常用于将铺面板连向托梁。这是不仅要求将钉子完全隐藏起来,同时也可以减少水渗入木头的机会。将长凳,栏杆,和楼梯的边去角或磨圆,以防刺伤人,同时可增加其美观性。

图2:优质和劣质栏杆连接

托梁

栅栏

木栅栏最大好处在于它可以不加修饰就很好的融入周围景色,或者稍加一些有创意的细节设计图案或颜色就可使其独具特色。木栅栏也可以使坡面或不平的地面设计建造更具特色和灵活性。在坡面上铺上实木板,胶合板,和百叶窗栅栏就可以很好的契合自然轮廓。将简单的柱子或栏杆围成阶梯状栅栏,是配合山坡轮廓的最简单的设计方法。 在加拿大各地的建筑规范对栅栏,特别是栅栏的高度都有严格的限制。因此在建造栅栏之间有必要咨询相关的官员。应根据栅栏与主体建筑之间的位置的不同建造不同类型的栅栏。

栅栏的两个基本元素高度和透明度能够进行调整。 总的来说,栅栏离建筑物越远,高度越低,透明度越高。

如果栅栏与建筑相连,那么栅栏就该作为主体建筑的延续。比较理想的是建造这样的栅栏时使用与主体建筑相同的材料,且与建筑平齐。但是如果栅栏只是与建筑相邻但不相连,则应使用互补材料,因为连接点明显,它应该是一个补偿。


柱子

为了栅栏美观,所用的每根柱子都必须是垂直的,彼此校直,且牢牢地固定在地上。将两根柱子校直的最好方法是两个人采取角柱法。即将两根角柱垂直钉入地下,用绳子栓住地面部分的顶端和底端, 这样就可以将柱子校直。

在两根角柱之间安插中间立柱,现在连接角柱顶部的绳子上做上标记,然后用标尺辅助在底绳上也顺次做上标记。将中间的柱子顺着这些标记固定在地上,柱面紧贴顶绳和底绳。在装填的过程中要保持柱子垂直。在所有的柱子装填完毕之后,最后目测确认所有的柱子都已对齐。

通常89 x 89mm (3-1/2 x 3-1/2in.)的柱子就足够了,柱子的三分之一要固定在地下。

在柱子边可以填上碎石和夯实的泥土。在土比较松,建造较高,挡风力较强的厚板栅栏,或建造用于饲养家禽的栅栏时有必要在为柱子打上混凝土柱脚,然后是在柱子边填满混凝土和碎石。

最经济的方法是根据围栏的标准长度确定柱子间的间隔,通常是38 x 89mm (1-1/2 x 3-1/2in.), 2.4m (8 ft.)。不管哪种类型的栅栏,柱子之间的间隔都应处于1.8米到2.7米之间(6到9ft)。


围栏和侧板

在柱子装好之后,就开始装围栏和侧板(木板或支柱)。围栏和侧板必须与柱子成直角,牢牢相连。

以下图1是将顶部和底部围栏连在柱子上的几种方法。如果用的是防腐木,那么在横木与柱子连接之前应在切口处和凹槽部分涂上防腐剂。这个方法对于未经处理的木头也很实用,因为切割和开槽会使端部纹理暴露在外,容易吸入水分。

木板或支柱之间间隔要匀称,可以根据间隔的具体宽度切下一根板条,并在一头钉入一块小夹板。用夹板将板条挂在顶部的围栏上,然后将下一块木板钉在其旁边。不断顺着相同的间隔重复这一步骤。除了处理过的木板之外,一般的木板与地面应有64mm (2-1/2in.)的间隔。在装置处理过的木板或支柱之间,应将其切面和钻孔部位涂上防腐剂。

表1:栅栏细节

顶部围栏

Top Rail 01Top Rail 02Top Rail 03Top Rail 04
斜接开槽对接角斜接

底部围栏

Bottom Rail 01Bottom Rail 02Bottom Rail 03Bottom Rail 04
支承

不建议在百叶窗栅栏和重木板栅栏中使用。支承能够提供更大支撑力。

槽口

有力,适用于较重的栅栏。

舌榫

轻巧有力,但不易制作。

对接

其他信息

上色

给栅栏上色一方面可以保护木材,同时也表示你再也不需要将脱落的涂料刮下来。给木制栅栏上色比上涂料好,因为木头上有很多端部纹理,极易吸水或失水。上色可以保护木头,允许方木缩涨,并防止上了涂料的栅栏涂料脱落。在垂直表面上,高固体乳胶色剂比高固体醇酸树脂色剂保持时间更长。经CCA防腐处理过的木材干燥时也可以着色或上涂料。涂上乳胶或醇酸树脂产品之前要有两个月时间的间隔。

预制

各种类型,各种尺寸的用于建造栅栏的包装都可以买的到。里面包括所有建造一段栅栏必须的柱子,围栏,木板和支柱。预制作省掉了现场切割方木的时间,从而有助于缩短整个工程时间。镶板大小的预处理过的木制格架也可以买的到,主要用作踢脚板,栅栏或支座隔板。


护壁(挡土墙):简介

护壁主要用于防止地形改变和防止暴雨对房屋造成破坏。在景观建设中有三种常用的木制护壁:带有多种回拉系统的排柱,墙板,柱子和胶合板墙。所有的木材料应该先经过防腐处理。木制墙体经济,易建造,美观,同时外观上有种乡土感。这个部分描绘的建筑技术适用于1.5米高的墙体。在设计比这个高度更高的墙体时应依据建筑原则,使墙体能够承受较大的侧面的回填载荷。

一些总的原则适用于各种类型各种材料的护壁。

  • 如果土壤很软而湿,在土壤上面盖上一层吸水布,上面覆上碎石。
  • 配以好的排水系统以防积水。有以下几种方式:回填砾石与墙体同高,约300 mm厚;在墙体上的吸水布和砾石之中装上有孔的排水管,两头都留下出口;或者在墙上每隔2米打上一排大的滴水孔(直径约25 mm),纵向排列。
  • 用排水良好回填土,没有垃圾和大石。
  • 顺着墙体向上分阶段回填,缓慢施加泥土载荷。压紧回填土,消除空隙,使沉降最小化。
  • 将墙体向回填土15度倾斜,使其更加稳固。

排柱

排柱

大多数墙体建造方法都是框型法。方木大小分别为9 x 140 mm (3-1/2 x 5-1/2in), 140 x 140mm (5-1/2 x 5-1/2in), 140 x 191 mm (5-1/2 x 7-1/2in) 或191 x 191mm (7-1/2 x 7-1/2in)。这类建筑中大多采用的是用过的含杂酚油的铁路锚杆,但是这些锚杆纹路粗糙混乱且对有些植物有害,因此没有经过CCAA处理的木头好用。

木材的装置模式与砖墙相似,即上下木材的连接端相连。最下排的木材位于地面以下。沙土中不要求特别的基础,但是在排水较差的泥土中建议搭一个150mm (6 in)厚的碎石基,和300 to 600mm (12 to 24in)的砂砾回填。

用约为木材宽1.5倍的镀锌长钉和钢筋将每层木材与下层木材紧固在一起。应事先在木材上打孔,以防木材分离。

除了使墙体保持15度倾斜之外,还需装上拉条以稳固墙体。将这些单个木条从墙体表面垂直插入,直至土回填层。插入距离和墙座之上的高度一致。

将拉条的一头插入一根与墙体平行,600 mm (24in)长的锚定桩方木。每隔一层木材在1.2 到2.0m (4 到 6-1/2 ft)中间位置插入一根拉条,与下层木材。从墙体底部第二层或第三层到顶部以下240mm (9-1/2in)处都要插入木条。不要插入太多拉条,否则会影响他们的效果。墙体转角和凹凸面也有助于防止其倒塌。

排柱 02

板墙

板墙

过去板墙多用于海运业。如今板墙也开始在住宅和公共区域流行起来,因为其有助于增加设计的多样性。

将防腐处理过的140 x 140 mm (5-1/2 x 5-1/2in)长的柱子间隔1.2m (4ft)插入地下,插入地底的部分应和地上部分一样长。

将处理过的38mm (1-1/2in)厚的木材紧挨柱子插在回填中,由回填固定住。也可用镀锌钉子或螺丝将木材和柱子联结起来。在柱子上覆上木板,每块木板覆盖两根柱子。

在排水较差的土壤中,在墙体底部应该不上一层300mm (12in)厚的砂砾,另铺上300mm (12 in)厚的砂砾作为回填。

板墙 02

胶合板墙

胶合板墙并不常用。主要由经防腐处理过的胶合板,防腐处理过的89mm的圆柱和方柱组成。柱子每隔600mm (24in)插入冻深线。在柱子后面放上18.5mm (3/4in)厚的胶合板,由回填固定。在墙体三分之二高的柱子两端的胶合板上钻孔,穿入塑料外层镀锌钢丝线,锚定墙体。用钢丝的自由端将锚定桩围起来,在胶合板后用U型钢丝夹将自由端固定。

用钢丝的自由端将锚定桩围起来,用U型钢丝夹将自由端固定。将柱子和锚定桩连在一起的钢丝绳可以辅助承担回填土的重量,并要求具有最小455 kg (1,000 lbs)的抗断强度。

锚定桩是一根600mm (24in)长的处理过的柱子。将锚定桩埋在墙体后面。与墙体距离和墙座上高度相同。

在所有的切割端和钻孔处表面涂上防腐剂。在回填之前堆上300mm (12in)砂砾改善排水。


建筑原则

低的暴露平台应当建在干的地面上,防止水气聚集,并且牢固支撑结构。如果地面太湿,应提供排水垫,或污水管系统排水。

户外平台与标准地面不同,它的木板直接做为地板,而不是底层地板,如OSB和胶合板,需要承担所有载荷。因此,要确保平台足够厚,可以承受预期载荷。平台木板的厚度至少要25mm厚,89mm和140mm宽。


载荷和材料

载荷

室外铺板通常不需要承受室内地板所承受的静物重量, 如浴缸和冰箱的重量。但是它们需要承受风和雪的载荷力。1.9千帕的活荷载和0.5千帕的静载荷是加拿大常用的室外铺板的载荷标准。对特别地区更大的雪重应做特别考虑。

材料

木材用于景观结构中没有特别的分级。设计师和建筑师根据跨度要求选用普通规格材等级的木材。2级或更好等级的木材适用于托梁和组合梁。最小89 x 89mm,2m长,足够宽的柱子才能完全支撑所有梁板。

若想了解更多的木材信息,请点击 www.citw.org上经处理防腐木材栏。

若想了解更多西部红柏建材信息,请点击 www.wrcla.org


跨度-加拿大的跨度标准

以下表格计算的是外部铺板和托梁的跨度。请在使用之前阅读带有表格的说明。未切割的托梁跨度也适用于未经处理的方木。

外部铺板-托梁跨度(m)

未切割托梁

托梁尺寸400mm (16 in.) 间隔600mm (24 in.) 间隔
D.Fir - LHem-FirS-P-FNorth
Species
D.Fir-LHem-FirS-P-FNorth
Species
38 x 1402.92.92.82.52.32.52.42.0
38 x 1843.53.73.73.02.83.03.12.5
38 x 2354.34.34.33.73.53.63.83.0

经切割的托梁

托梁尺寸400mm (16 in.) 间隔600mm (24 in.) 间隔
D.Fir - LHem-FirS-P-FNorth
Species
D.Fir-LHem-FirS-P-FNorth
Species
38 x 1402.62.82.72.32.22.32.31.9
38 x 1843.23.43.52.82.62.72.82.3
38 x 2353.94.14.33.43.23.43.52.8

说明

  1. 设计依据2001 CAN/CSA O86
  2. 活荷载=1.9千帕,静荷载=0.5
  3. 2级或更高等级木材,经防腐处理,潮湿环境下使用。
说明


跨度-加拿大所用标准

以下表格计算的是外部铺板组合托梁的跨度。请在使用之前阅读带有表格的说明。未切割的托梁跨度也适用于未经处理的方木。

外部铺板 – 横梁选择

未经切割木材

柱子间隔托梁跨度种类
D.Fir-LHem-FirS-P-FNorth Species
1.2m (4ft)2.4m (8ft)1-38 x 1401-38 x 1401-38 x 1401-38 x 140
2.7m (9ft)1-38 x 1401-38 x 1401-38 x 1401-38 x 140
3.0m (10ft)1-38 x 1401-38 x 1401-38 x 1401-38 x 140
3.3m (11ft)1-38 x 1401-38 x 1401-38 x 1401-38 x 184
3.7m (12ft)1-38 x 1401-38 x 1401-38 x 1401-38 x 184
4.3m (14ft)1-38 x 1841-38 x 1401-38 x 1401-38 x 184
1.8m (6ft)2.4m (8ft)1-38 x 1841-38 x 1841-38 x 1841-38 x 235
2.7m (9ft)1-38 x 1841-38 x 1841-38 x 1841-38 x 235
3.0m (10ft)1-38 x 2351-38 x 1841-38 x 1841-38 x 235
3.3m (11ft)1-38 x 2351-38 x 2351-38 x 2352-38 x 184
3.7m (12ft)1-38 x 2351-38 x 2351-38 x 2352-38 x 184
4.3m (14ft)2-38 x 1841-38 x 2351-38 x 2352-38 x 184
2.4m (8ft)2.4m (8ft)2-38 x 1841-38 x 2351-38 x 2352-38 x 184
2.7m (9ft)2-38 x 1842-38 x 1842-38 x 1842-38 x 235
3.0m (10ft)2-38 x 1842-38 x 1842-38 x 1842-38 x 235
3.3m (11ft)2-38 x 1842-38 x 1842-38 x 1842-38 x 235
3.7m (12ft)2-38 x 2352-38 x 1842-38 x 1842-38 x 235
4.3m (14ft)2-38 x 2352-38 x 2352-38 x 2352-38 x 286

说明

  1. 设计依据2001 CAN/CSA O86
  2. 活荷载=1.9千帕,静荷载=0.5
  3. 2级或更高等级木材,经防腐处理,潮湿环境下使用。
  4. 横梁选择如下:板层数量=板层厚度(mm)*板层深度(mm)
  5. 下图显示的如何为铺板的一边选择横梁。如果一根横梁位于铺板之间支持桁条两边的托梁,那么表格中的板层数就要加倍。
  6. 如下图显示,将组合梁钉牢成为一个单独的构件。
  7. 最小89 x 89mm,2m长,足够宽的柱子才能完全支撑所有梁板。
说明说明


梁的选择-有刻痕的

以下表格计算的是外部铺板和托梁的跨度。请在使用之前阅读带有表格的说明。未切割的托梁跨度也适用于未经处理的木材。

外部铺板 - 横梁选择(继续)

经切割木材

柱子间隔托梁跨度种类
D.Fir-LHem-FirS-P-FNorth Species
1.2m (4ft)2.4m (8ft)1-38 x 1401-38 x 1401-38 x 1401-38 x 140
2.7m (9ft)1-38 x 1401-38 x 1401-38 x 1401-38 x 140
3.0m (10ft)1-38 x 1401-38 x 1401-38 x 1401-38 x 184
3.3m (11ft)1-38 x 1401-38 x 1401-38 x 1401-38 x 184
3.7m (12ft)1-38 x 1841-38 x 1401-38 x 1401-38 x 184
4.3m (14ft)1-38 x 1841-38 x 1841-38 x 1841-38 x 235
1.8m (6ft)2.4m (8ft)1-38 x 2351-38 x 1841-38 x 1841-38 x 235
2.7m (9ft)1-38 x 2351-38 x 2351-38 x 1842-38 x 184
3.0m (10ft)1-38 x 2351-38 x 2351-38 x 2352-38 x 184
3.3m (11ft)1-38 x 2351-38 x 2351-38 x 2352-38 x 184
3.7m (12ft)2-38 x 1841-38 x 2351-38 x 2352-38 x 184
4.3m (14ft)2-38 x 1842-38 x 1842-38 x 1842-38 x 235
2.4m (8ft)2.4m (8ft)2-38 x 1842-38 x 1842-38 x 1842-38 x 235
2.7m (9ft)2-38 x 1842-38 x 1842-38 x 1842-38 x 235
3.0m (10ft)2-38 x 2352-38 x 1842-38 x 1842-38 x 235
3.3m (11ft)2-38 x 2352-38 x 2352-38 x 1842-38 x 235
3.7m (12ft)2-38 x 2352-38 x 2352-38 x 2352-38 x 286
4.3m (14ft)2-38 x 2352-38 x 2352-38 x 2352-38 x 286

说明

  1. 设计依据2001 CAN/CSA O86
  2. 活荷载=1.9千帕,静荷载=0.5
  3. 2级或更高等级木材,经防腐处理,潮湿环境下使用。
  4. 横梁选择如下:板层数量=板层厚度(mm)*板层深度(mm)
  5. 下图显示的如何为铺板的一边选择横梁。如果一根桁条位于铺板之间支持桁条两边的托梁,那么表格中的板层数就要加倍。
  6. 如下图显示,将组合梁钉牢成为一个单独的构件。
  7. 最小89 x 89mm,2m长,足够宽的柱子才能完全支撑所有梁板。
说明说明


木材的用途

在北美,许多的建筑类型中,木材是受到人们长期喜爱的建筑材料。在木制建筑中,木结构住宅一直是传统的主流。许多国家的建筑者们都在使用木材做商业建筑,公共设施和娱乐设施及工业建筑。

建筑者们喜欢木材的多功能性,耐用性,经济实用和环保。带有成品内部的木结构,现场以较少的人干起活来效率更高,也就是说组件安装和完成的速度更快。

住宅建筑

住宅建筑

木材用于住宅建筑中,从地基到框架结构,从框架系统到屋面桁架,从地板到家具再到外部覆层和室内装修及橱柜。每到一处,木材都置身于其中。

木材被视为独户家庭房屋品质甚至奢华程度的标志。木地板增添房屋的亮丽与温馨。比起地毯来说,木地板更易保持清洁,不吸引灰尘不藏纳螨虫。在室外,恰如其分的木制装修,如楼梯,栏杆,面板和板条围栏可以耐用多年,且增添美感和具有增值作用。

联立式住宅(Townhouse),公寓楼,私人住宅常常使用木结构框架,木结构地面,木结构屋面和木结构楼梯。具有创造性的外部产品,诸如:山墙,立柱,栏杆,花棚架,屋顶托架和凉棚,这些都增添建筑艺术的魅力和增加市场价值。

商业建筑

商业建筑

只有木材作为建筑材料才能尽显其自然美,透着温馨和谐及增加市场价值。它可以创造出一种以建筑艺术来表达公司的状况,商店的独特零售环境和餐厅的别样环境。大木梁,木窗框,木地板,镶板和橱柜经常能够创造出生动的惊人的商业空间。

对于小写字楼,仓库和其它商业建筑,木材也不失为一种好的选择。组合式木建筑可在顷刻间组装起来能够制作出大而复杂的木制结构如工厂和仓库。工业建筑尤其适合于这种屋面结构重复的系统。

BC省的木材,工程木制品最新进展表现了超强的结构强度,考虑用在有重载的地方,如有工厂起重设备。

公共建筑和娱乐建筑

公共建筑和娱乐建筑

经济,安全和多功能性使木材对任何公共建筑来说都是最好的选择ÑÑ无论从娱乐中心到音乐厅,还是从学校到客运站,木材都以其经久耐用和坚固实用而用于人流较多使用频率高的建筑,且能够给人们在任何预算内提供视觉享受。

大跨度的娱乐中心,室内游泳池,社区礼堂和会议室,高校建筑甚至学校的走廊及体育馆的建设正增加使用重木结构,给人们呈现出赏心悦目及舒适感觉,并长期使用。

许多新的公共交通项目,如快速中转站,机场,汽车站,都设计有大型的顶棚和雨篷,皆受益于工程木制品中的产品,如:大跨度胶合木梁和定向刨花板(OSB)。

木材的性能在极端条件下如飓风和地震,和其它建材一样甚至好于其它建材。这是公共建筑的一个重要考虑。

性能和耐用性

地面框架

地面框架

木框架结构是由规格材或工程木制品和结构木护墙板快捷地制作而成的大面积坚实的墙体,地板和屋面。墙体,地板和屋面组合结实,容易连接且容易保温。在北美,每年就要建约一百万间木框架结构的房子。

北美的公司和大学在不断地改进材料和提高技术使木框架结构的建筑获得如此地成功:

  • 木桁架和木屋顶的使用能够实质性地提供了任何屋顶的形状或荷载。在严格设计和生产的条件下,木材的质量上乘,性能可靠,灵活性强。
  • 工程木制品,如I型龙骨和单层板压材具有工程性能,尺寸稳定性,高强度重量比和可靠性。

木框架工程能够适应能源标准的要求。家庭,办公室,学校和其它商业和工业建筑由于使用的加热和制冷较少而节省能源费用的开支。

2x4 轻型框架结构

2x4 轻型框架结构

图1显示了一个典型的框架构件

轻型框架使用规格材做紧密的空间构件覆以护墙板而形成建筑的结构元素。这些结构元素具有坚固性,对内部装饰和外部覆面起支撑作用,空心墙是为隔热材料的安装而设计的。在北美,轻型框架是居家建筑中最常用的施工方法。它也是建筑中的一种形式,这种形式可用于大规模的商业和公共建筑中。

轻型框架利用了规格材的(通常锯材38毫米<2英寸>)宽度 (宽度可以达到286毫米<12英寸>)和厚度,和具有类似尺寸的成品木制品用来建造结构框架工程。主结构部件与护墙板的组成部分一起确保墙体,地面和屋面的坚固性。一般来说,轻型框架部件的间距不超过600毫米(2英尺)。

对一些荷载构造,工程木制品,如轻型桁架,I型预制木龙骨或其它结构产品象单板层压材(LVL),平行纤维材和胶合木可用作框架元素。当需要大跨度或者净跨时,轻型框架部件可以和重梁或柱子一起将荷载直接传到地基。

框架结构,通过使用重复的部件和固件,重复设计较多。这就意味着荷载传递的主通路失效时备用通路可以行得通,因此,框架结构的建筑不易于突然断裂,例如,在抗震和抗风灾中,框架结构被视为优良的建造技术。
的开支。

梁柱结构

梁柱结构是使用大型宽距的构件来提供支撑的一种建筑方法。它给设计者提供将木材独特的美感与功能有可能有机结合起来的一种主要的建筑方法。

轻型木结构中,框架既充当结构,又充当外部护墙板,还充当内部装饰支撑和保温空心墙。外部护墙板和框架共同抵抗横向荷载或破坏。

梁柱结构中,梁和柱它可以支撑垂直荷载,需要中部的框架用来支撑外部的护墙板和内部装饰和为保温提供空间,对角拉条或其它支撑用来抵抗侧向荷载。

梁柱结构的建筑采用方木,胶合木和平行纤维材制成的梁,柱,大梁和檩条作结构,用盖板作地板和屋面。使用这些大的构件,梁柱结构可被用作创造生动和赏心悦目的景观。并且符合北美建筑标准大型木结构建筑要求在室外火险的安全等级。

木框架是梁柱结构的一种传统形式。北美的细木工技术在把金属紧固件和成品木材提前结合在一起使用之前。因此,大量的手工砍,手工锯的木材通过榫槽接合在一起,用硬木钉固定,或简单几何连接。

近几十年来,当框架技术被用来创造个性化的家庭设计时,它迎来了一个复兴时期。目前光知道得细木工就绰绰有余了,这被更多地运用在商业项目中。比起现代的梁柱施工,这是一种更多的劳动密集型的施工方法,但它的外形展示了木建筑和其艺术形式上的工艺。

现代梁柱结构和木框架结构的区别如下:

梁柱结构:

  • 主构件中使用木材,胶合层板,平行纤维材(PSL)和单板层压材(LVL)。
  • 有可能采购连接件。
  • 使用金属固件以达到快速,经济和结实的目的。

重木框架

  • 通常都是在木材未干,或水分含量高的状态下,硬木或软木作为主要构件。再循环或射电干燥炉干燥过的木材由于他们已经干燥了,可以降低其变形和开裂。这两种选择都是以高成本为代价的。重木框架也可以和胶合木组合起来。
  • 几乎所有的连接总要求精密的采购。
  • 通过使用硬木钉这种传统的连接技术使之摩擦装定, 紧固则是基于构件之间的咬合。

无论是现代材料与连接方法被用来建造木梁柱结构,还是历史的与传统细木工艺被用来连接的各构件,最终的产品能够功能完善且引人入胜。

有一批BC省公司生产的原木房子,包括使用传统的水平原木工程,原木梁柱结构及其两者的变型,原木梁柱结构通常使用大直径的木头作立柱(圆的或方的)来支撑横梁。许多BC省软木树种用作木房子的材料。象西部红柏,松树,云杉和冷杉。

外部甲板

外部甲板

无论是连接在建筑上的甲板还是独立的甲板,都可以延伸室外的生活空间。小甲板可以使之更为有用,而大甲板则可以划分成小的生活区域。甲板增强了房屋和大楼的美观性。

围墙

木围墙的一个主要好处是它可以没有装饰地和周围的环境融为一体,或者还可以通过创意,油漆或着色,把木围墙做成一个具有吸引力特色的景观。在斜坡或不平坦的地面上,木围墙提供了一系列灵活设计的风格。在坡地上,实木板,胶合板和百叶窗板可以沿自然轮廓做成围墙。仅柱子和围栏,做成阶梯状的样式,就和山坡轮廓相得益彰。

挡土墙

挡土墙是来改变地势处理暴雨之用的。有三种挡土墙用于景观建设中:木墙用各种锚碇系统建成,木板墙和柱子及胶合板墙。所有的木头材料应该经过加压处理。木墙经济,易建且具有浓郁的乡间气息。在本节中描述的建筑技术适用的墙的高度约为1.5米。高出此高度设计应该使用工程原理以容许回填土产生的侧压。




能效

Energy Efficiency

总结每种设计在这20年来的对能源的具体消耗,再把这些全部的结果和木结构耗能相比,显示钢结构和混凝土结构的设计:

  • 比木结构多消耗12%和20%的能源;

  • 比木结构多释放15%和29%的温室气体;

  • 比木结构多产生10%和12%的污染空气;

  • 比木结构多排放3倍和2.25倍的污水;

  • 从资源利用来看,分别比木结构多使用7%和50%的资源,而产生的固体废物比木结构分别多6% 和16%。


耐火性

耐火性

对所有的建筑来说,无论是混凝土结构,钢结构还是木结构,火灾都是一种威胁。通常建筑物里的东西如地毯,窗帘和家具最先燃烧,这也就是说,和建筑结构组成相比,火灾安全隐患更多地取决于住户的生活习惯。

多数国家的建筑标准规定,居民建筑群要使用阻燃的建材,在一段时间内,以防火,烟和热量从墙和地面一个单元窜到另一个单元,同时也要求确保建筑结构的整体性得到维护。

木结构墙体,地板和屋面都采用传统的木框架,木桁架和I型木龙骨,设计时,其耐火阻燃高达2个小时。符合非易燃建材防火安全的等级。

钢筋在大火中强度减弱迅速坍塌,而重木的耐火能力要比钢筋强得多。在许多方面,大型木材耐火能力相当于钢筋混凝土。木头的传热能力比钢筋小400倍,比混凝土小8.5倍。



抗震性能

抗震性能

全世界最近的地震研究表明,现代木结构建筑比任何形式的建筑的抗震能力都要好。木结构的房屋提供了最基本的抗震元素,过去的地震经验皆被用于抗震材料的改进和实践当中。

在地震时,能增强木结构建筑的安全性一些因素包括:

  • 当突发的荷载产生或地震降临时,许多钉的连接容许木结构建筑弯曲以吸收和消散能量。
  • 高强度重量比,木结构建筑则轻一些,这是在地震中的一大优势。
  • 成百的结构部件和成千的钉连接,一旦一个荷载通路失效邻近的部件和连接能够补充其中,且
  • 还有通过非结构部件如内部装饰,隔墙和多种类型的外部覆面的侧面抗震因素。

在低层建筑中,没有哪种建材能比木结构更能抗击地震荷载从而提供更大的安全性和更高的可靠度。木框架结构可以迎合墙体的连接,连通和锚固的需求。大的木框架建筑可以通过有效地工程来达到抗震的目的。

在北美,通过对现场的勘察和对地震对木建筑影响的研究,对木结构设计标准也在更新。有高频地震危险的国家(和地区),包括:台湾,日本,中国和土耳其正在发展和改进建筑标准以容许建造更多的木结构建筑。

许多因素使木框架结构的建筑性能在地震破坏力表现良好,这也使得这种建筑能够抗击由飓风,龙卷风和台风产生的侧面荷载。


木材与水分

木材与水分

不像其它的建筑材料,木材具有释放或吸收水分的能力。木材的含水量总是与空气湿度成正比,木材最终在自然调节达到湿度稳定。

甚至在最潮湿的气候下,若设计得当的话,木框架结构的建筑能表现出良好的功能。

新锯木的含水量比在正常使用下的木材高,所以一般在运送到用户之前的木材要经过干燥的。使木材干燥可以增强其结构性能,降低膨胀和收缩及减少真菌生长引起的变化。

大多数建筑标准要求木材的含水量在19%或低于19%。这个含水量已经很低,木材没有机会发霉,收缩或变形的可能也很小。室内使用的木材含水量一般在8%-14%之间,而室外使用的木材的含水量则在12%-18%之间。

当潮湿或湿度大时,木材吸收水。当干燥期间,木材就释放水分。在正常的使用情况下,木材的含水量在其一生中将会经历与季节相关的温度和湿度的变化。

一些户外应用,比如像甲板和走廊,就应该使用防腐木,和天然仿佛的西部红柏这样的木材。BC省是开发高压防腐木材处理产品技术的领导者,可以提供在任何潮湿环境下性能可靠的木材。



白蚁的防控

Termite Control

在一些地区,象白蚁,木蚁和粉蠹这样的害虫会对任何建筑都造成问题。通过防控害虫的技术,方法和产品,甚至在白蚁最易发生区,木框架结构的建筑仍然是可行的选择。

在有白蚁出现危险的地区,无论建筑的大小和其结构类型,应谨慎地采取预防措施。白蚁群会在雨水产生的湿气中生存。在檀香山和迈阿密,居然在17层高的楼中发现白蚁群。白蚁吞噬电缆护套,高压塑料和泡沫保温层。

BC省的木材也出口到一些有白蚁的国家,由于这种原因,公司开展了长期的科研并且已经取得了最为有效和环保的白蚁防治措施。

经过锌硼酸处理过的产品如定向刨花板,护墙板和纤维素保温板以及经过钠硼酸处理过的规格材都能够抵抗白蚁。硼酸处理过的木材很适合作框架结构材,因为它是无害于健康的化学制品,它所含的毒素小于精盐,且对付白蚁很有效。

BC省的一些树种能抵抗白蚁,如西部红柏和黄桧。它们可以用于室内装饰和装置物。适当时,它们还可以被用来代替防腐木材。








灵活和多样性

建造灵活性

建造灵活性

由于木框架结构的建筑有成熟的性能历史,易用,现成和经济,建筑者们因此喜欢它。在一年四季的多数气候条件下,都适合建造木质房子。不同技能的工人可以快速学会并且应用木建筑技术。

木材比其它的建材都轻,比如,砌块,混凝土或钢筋,因此木材易于运输,它可以在现场锯成所需的尺寸,同时也减少了现场工人和起重设备的数量。

木材的多种灵活性,使之作为首选的建筑材料,和简易的装修材料。木结构建筑可以重新设计以适应变化的需求,如是否是增加一间新房,还是移走一扇窗户或一扇门。对于混凝土建筑来说当墙体浇注完混凝土后,或所需的费时耗财的建材也不在现场时,作这样的改变实质上是不可能的。

设计多样性

设计多样性

比起其它建材,木材显示了其自然美,奉献了其温馨又增加了其市场价值。无论在室内还是在室外使用,它色彩和纹理都显出了它的温馨和高雅。在许多文化中,木材在家庭的建设和精美装修中,都被看作是主人财富,社会地位和荣耀身份的象征。

木材有多种使用方式,经得起艺术的历练。长期以来,能工巧匠们喜爱木材在施工和装潢中尽情表达他们的技巧特性。设计者们和艺术家们运用它表达他们的创意以达到巧夺天工的效果。

木结构建筑的灵活性降低了其造价,造价的降低通常又与木材的连接和棱角有关。不必花费大笔资金,趣味十足的角度设计就可能建在标准矩形框架上的木结构,。

工程木制品扩大了木材在商业,机关和工业建筑中使用的机会。利用胶合木,I型龙骨和单层板压材的长跨净跨具有高效环保的优势。胶合木常被用作抢眼的建筑艺术材料和建筑结构材料。对其加工,无论曲直,几乎没有限制,尽显了其艺术的自由度,而没有牺牲结构要求。

健康建筑

健康建筑

木材作为一种材料不仅显示了其建筑艺术的潜能,而且使建筑成为居家,工作学习和运动健康和温馨的地方。

由于木材的温馨和自然属性,它可以使人创造出积极的情绪。有证据显示它可以使人产生康乐安宁的总体感觉。在办公室里,它能提高工作成绩和增加生产效率。在医院,它对患者的恢复起着积极的影响作用。

由于最小可能地聚集灰尘和细菌,木地板创造出了较好的空气质量。通常的清扫,拖地和吸尘使室内不会产生过敏现象。用于外墙板,梁和搁栅的工程木制品是由胶制成的,不会产生过敏。

用于制作家具和厨具的密度板制品经过改进后甲醛的释放,从1980级减少了80%-90%。胶制结构木制品使用了粘合剂,有害气体的释放甚至更低。

木材可调节室内的空气湿度使建筑更舒适。在高湿度期间,它吸收水分;在干燥期间,它向空气中释放水分。研究发现,在一个传统的加拿大家庭里,室内的木板可以把最高的空气湿度降低到10%-25%。减少了对空调和通风的需要,使生活更加舒适。