北美輕型木結(jié)構(gòu)獨(dú)立住宅墻體部分研究

魏碩（北方工業(yè)大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院　北京　100144）

北美輕型木結(jié)構(gòu)獨(dú)立住宅墻體部分研究

魏碩
（北方工業(yè)大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院北京100144）

輕型木結(jié)構(gòu)住宅，是北美地區(qū)常見獨(dú)立小住宅的主要建造形式幾乎所有的低層住宅都是輕型木結(jié)構(gòu)房屋。本文對輕型木結(jié)構(gòu)住宅墻體的構(gòu)造和材料進(jìn)行了研究，并試圖分析其在國內(nèi)發(fā)展過程中應(yīng)注意的問題。

輕型木結(jié)構(gòu)；墻體；規(guī)格材

1　北美輕型木結(jié)構(gòu)獨(dú)立住宅概述

輕型木結(jié)構(gòu)房屋是指用由間距較密的規(guī)格材和覆面材料用釘子連接組成結(jié)構(gòu)構(gòu)件的一種木結(jié)構(gòu)房屋體系。①這種房屋具有建筑綜合能耗低、建筑材料環(huán)境親和力強(qiáng)、抗震性能好等突出優(yōu)點(diǎn)。輕型木結(jié)構(gòu)是北美地區(qū)常見獨(dú)立小住宅的主要建造形式。

輕型木結(jié)構(gòu)下部基礎(chǔ)多采用現(xiàn)澆的鋼筋混凝土基礎(chǔ)。在基礎(chǔ)上方一般是先搭建一層樓蓋，在樓蓋的上方用規(guī)格木搭建墻體的承重框架，框架內(nèi)填充保溫材料，框架外覆蓋相應(yīng)板材。二層的墻體和樓蓋重復(fù)一層建造方法，以此類推。屋頂?shù)牟糠?，則利用多榀桁架或屋架組合搭建而成。

2　墻體的構(gòu)造

2.1墻體框架

輕型木結(jié)構(gòu)獨(dú)立住宅，基本上采取的是墻體承重。墻體框架即成為了重要的承重構(gòu)件。墻體框架包括墻立柱，頂梁板，底梁板，門楣板（過梁）和嵌入式斜撐組成。

圖1　輕型木結(jié)構(gòu)房屋墻體框架圖

2.1.1墻體框架的組成

（1）墻立柱

墻立柱由規(guī)格材制成，是位于頂梁板和底梁板之間的垂直支撐構(gòu)件。承重墻的墻立柱的斷面一般為2英寸×4英寸，較寒冷地區(qū)因?yàn)橐畛涓啾夭牧?，一般采?英寸×6英寸的規(guī)格材。因此輕型木結(jié)構(gòu)有時也被稱為2×4結(jié)構(gòu)。墻立柱的間距較多的使用為16英寸（406.4mm）或24英寸（609.6mm）。非承重墻墻立柱的斷面較小一些，間距也較大。如果在墻體當(dāng)中需要開設(shè)門窗洞口，當(dāng)墻體的開洞大于墻立柱的間距時，開孔兩側(cè)需要設(shè)置兩根或者三根立柱，多出來的立柱也被稱作輔助立柱。如果開口尺寸小于墻立柱間距且洞口位于兩根立柱之間，則只需要一根立柱。②

（2）頂梁板和底梁板

頂梁板和底梁板一般由與墻立柱寬度相同的規(guī)格材或者鋸材組成。為了保持墻體框架的穩(wěn)定性，承重墻會設(shè)置雙層頂梁板。雙層頂梁板與頂梁板的接頭應(yīng)錯開至少一個墻立柱的距離。

（3）門楣板（過梁）

門楣板也稱過梁，位于門窗洞口的上方用于承擔(dān)上部傳來的荷載。門楣板的形式也有很多種。一般情況下，門楣板的厚度與墻立柱相同，高度則有8英寸，10英寸，12英寸等多種，使用情況應(yīng)根據(jù)門窗洞口的尺寸決定。過梁與頂板之間的部分可能會用幾根短立柱支撐。在開口較小的情況下，如果寬度的門楣板，也可采用規(guī)格材與膠合木拼合或者兩根規(guī)格材拼合組成L形門楣板的形式。在非承重墻上，因?yàn)槠渖喜坎挥贸惺芎奢d，通常用一根與墻立柱相同的規(guī)格材橫向放置即可。

2.1.2墻體框架的交接

（1）轉(zhuǎn)角處墻立柱的交接

墻體的轉(zhuǎn)角因?yàn)橐惺芨嗟暮奢d，布置時通常會使用兩根以上立柱形成組合柱。組合柱的布置方式有很多種。外墻與外墻交接時最直接的方式是在轉(zhuǎn)角處將三根立柱并列的釘在一起，或者將兩根立柱互相垂直的釘在一起。如果是2×6的墻體，可以選擇用兩根2×6的立柱中間夾一根2×4的立柱的組合方式。內(nèi)墻與外墻的交接時，一般會在兩顆外墻的立柱中間夾一根與內(nèi)墻尺寸相同的立柱。

（2）轉(zhuǎn)角處雙層頂梁板的交接

雙層頂板進(jìn)行交接的時候，為了是兩面墻更好的咬合在一起，一般采取互相疊拼的方式。這里值得一提的是，雙層頂梁板一般在墻體被豎起之前就進(jìn)行釘裝到框架上了，但墻體被豎起以后，木匠還需要爬到墻體上方將對交接部分再進(jìn)行釘裝。

圖2　轉(zhuǎn)角處雙層頂梁板的交接

2.2墻體飾面

輕型木結(jié)構(gòu)獨(dú)立住宅的墻體飾面有外墻壁板，涂料飾面，面磚和飾面砌磚等多種形式。無論哪一種形式，首先會在框架中間產(chǎn)生的空腔填充保溫材料。在外墻的室外一側(cè)，通常先后釘貼外遮板（一般采用OSB定向刨花板）和防水保護(hù)膜。在外墻的室內(nèi)一側(cè)，一般是首先封貼一層紙面石膏板，后續(xù)則進(jìn)行相應(yīng)的室內(nèi)外裝飾裝修。

外墻如果采用外墻掛板，需要先在防水保護(hù)膜外側(cè)安裝一排釘板條，將外墻掛板釘在釘板條上。外墻如果采用飾面磚或者飾面石材，可以在防水保護(hù)膜外側(cè)釘設(shè)一層抹灰專用的耐堿玻璃纖維方格網(wǎng)，進(jìn)行砂漿抹面施工，再鑲貼飾面磚或者石材。

有些小住宅外觀看似是砌體結(jié)構(gòu)，但其實(shí)其內(nèi)部也是輕型木結(jié)構(gòu)，只是在最外層砌筑了一層飾面砌磚而已。這時，需要在飾面砌磚和防水呼吸膜之間用一個專用的不銹鋼連接拉接件進(jìn)行連接。

3　墻體的材料

3.1規(guī)格材

規(guī)格材，是按照輕型木結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要，木材截面的寬度和高度按照規(guī)格尺寸加工的規(guī)格木材。③類似于我們的毛尺寸和凈尺寸，規(guī)格材的尺寸也分為名義尺寸和實(shí)際尺寸。名義尺寸為2英寸×4英寸的規(guī)格材，實(shí)際尺寸為1.5英寸×3.5英寸（38mm× 89mm），名義尺寸為2英寸×6英寸的規(guī)格材，實(shí)際尺寸為1.5英寸×5.5英寸（38mm×140mm）。

在北美，生產(chǎn)規(guī)格材最常選用的樹種為在當(dāng)?shù)乇容^常見的SPF，即的云杉（Spruce）、松木（Pine）、冷杉（Fir）。但是，由于基礎(chǔ)部位和局部外露構(gòu)件上，木材容易腐爛。在這些地方有時會選用紅木，雪松，洋槐和黑胡桃等抗腐爛性比較強(qiáng)的木材。有時在木材中添加銅唑，堿性銅季銨鹽或者焦硼酸鈉等防腐劑。

3.2OSB定向刨花板

OSB定向刨花板，以松木為原料，在多層規(guī)定尺寸的碎木片定向鋪放以后，使用環(huán)保膠水-異氰酸脂膠，再經(jīng)過高溫?zé)釅?，從而形成的一種多層結(jié)構(gòu)性質(zhì)的板材。④當(dāng)?shù)厥褂玫腛SB定向刨花板單塊板材的尺寸一般為4英寸×8英寸，厚度有1/2，5/8或者3/4英寸等多種。

3.3紙面石膏板

室內(nèi)墻壁上的紙面石膏板除了具有防火功能之外，還能夠起到調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣濕度的功效。它還具有生產(chǎn)速度快，施工效率高和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。常用的紙面石膏板有：普通紙面石膏板、防潮紙面石膏板、防水紙面石膏板、耐火紙面石膏板。

3.4防水保護(hù)膜

防水保護(hù)膜不僅可以阻止室外潮氣進(jìn)入室內(nèi)，還可以將室內(nèi)的潮氣排出。不僅可以加強(qiáng)建筑的氣密性，水密性，還可以保持建筑的干燥，以及含水率的平衡。俗稱“呼吸紙”。北美地區(qū)多采用美國杜邦公司（DUPONT）的產(chǎn)品。

3.5外墻壁板

外墻壁板的制造材料種類較多，有純木質(zhì)，水泥纖維材質(zhì)，塑料材質(zhì)，金屬鋼制或者鋁合金材質(zhì)等多種。也被稱為外墻掛板，或者稱之為護(hù)墻板。外墻壁板的外觀形狀，有長條的，也有小方形塊片狀的。外墻壁板的斷面形狀，為了滿足一定的構(gòu)造要求，種類也比較多樣。

4　結(jié)語

我國曾經(jīng)是木結(jié)構(gòu)形式建筑最為發(fā)達(dá)的國家之一，但20世紀(jì)80年代開始，由于木材的匱乏，我國的木結(jié)構(gòu)發(fā)展基本屬于停滯狀態(tài)。近幾年，隨著與國外的不斷交流，輕型木結(jié)構(gòu)住宅在國內(nèi)已經(jīng)有了一定發(fā)展。

未來，還應(yīng)該將北美輕型木結(jié)構(gòu)住宅與我國的歷史文化和生活需求相結(jié)合，探索出一條適合中國的輕型木結(jié)構(gòu)建造體系。比如，墻體框架的連接可以在適當(dāng)?shù)奈恢梅艞夅斶B接，選擇榫卯連接。榫卯連接不但可以承受較大的荷載，而且允許產(chǎn)生一定的變形。另外，在對傳統(tǒng)建筑的重新改造過程中，國內(nèi)有一些案例是保留原有的建筑外殼，內(nèi)部采取輕鋼結(jié)構(gòu)重新分隔房間。相較于輕鋼結(jié)構(gòu)，輕型木結(jié)構(gòu)具有自重輕，抗震抗風(fēng)性能好，施工快速，可百分之百回收再利用等優(yōu)勢，在這方面完全可以替代輕鋼結(jié)構(gòu)。

注：

①《輕型木結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與改進(jìn)》，謝啟芳，呂西林，熊海貝，建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2010；②《現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑之墻體構(gòu)造研究》，孫崇咪，南京林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007年；③《輕型木結(jié)構(gòu)住宅房屋建造技術(shù)》，費(fèi)本華,周海濱，2009.8，第33頁；④定義來源于網(wǎng)絡(luò)。

[1]費(fèi)本華，周海賓，等編著.輕型木結(jié)構(gòu)住宅建造技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]謝啟芳，呂西林，熊海貝.輕型木結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與改進(jìn)[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2010，S2：350～354.

[3]孫崇咪.現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑之墻體構(gòu)造研究[D].南京林業(yè)大學(xué)，2007.

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