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      設計方案展示

      木屋特性 抗震 防火 防潮 防蟻

      時間11:2020-04-10

      來源:http://www.dq298.cn/news/33.html

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      抗 震 北美式木框架建築的一個已被證實的特點是其在地震中極好的生命安全性能。與其它形式的房屋建築相比,平臺框架式木房屋是地震時最安全的地方之一。按照最新的法規設計並構造地震帶中所有的建築物是很重要的。

      在過去的50年中,我們對由地震造成的風險以及在地震時生存能力的認識都得到了提高。但與此同時,人口的急劇上升和城區密度的不斷增長也增大了人類的地震風險。

      地震是地質板塊在移動中能量的突然釋放。世界上有些地方,如北美的西海岸,是地震高危地區。那裏的建築物必須抵抗很強的地震力。這些地震力取決於地震的強度、震源的遠近、造成地震的地質活動的類別,以及給定建築物周邊的地質狀況。

      1995年日本神戶地震,圖後景爲三幢未受

      損壞的現代式木框架建築物,前景爲倒塌的老式建築物。

      每種結構都有其獨特的特徵,例如剛性和強度,因而對地震力的反應也不同。地震使一棟建築物水平和垂直晃動。水平力又稱爲橫向力或剪力,它是對抗震設計的真正挑戰。

      作爲一種結構材料,木材在地震性能表現上明顯優於其它材料。木材質硬且量輕,因而地面加速度在木建築物上所產生的能量沒有其它建築物大。木框架系統的另一個額外優勢是其柔韌性優於其它材料,可以吸收並消散能量。

      木材在北美用於建築時,幾乎總是被用於稱爲平臺式或西部式框架的輕型框架風格的房屋中。在這種建築中,木構件細小、尺寸規範、間隔緊密。樓板一次只建一層,因而每層樓板就成了建在其上的新樓板的建築平臺。大多數的框架由三個部分組成:構成牆壁骨架的垂直牆骨;構成樓板的水平託樑;支撐屋頂的椽架或桁架。當牆由斜撐木板條或輕質木製複合板而形成牆體覆面,它便具有了橫向抵抗力,並進而形成了一個剪力牆系統 輕質、高強、且建造效率高。所有部件共同支撐起建築物。

      輕型框架木結構開始於100多年前的北美。長時間以來,無論在建築物性能表現上還是在裝配它的行業技藝上,其業績已得到公認。北美各地的許多本世紀初建造的木結構便是這種系統可靠性的有力證明。 這種北美系統在其它地區也證明有同樣好的表現。毀壞性最大的近代地震之一是1995年的日本神戶地震。這場裏氏6.8級、使6,000人喪生、財產損失超過1000億美元的地震對所有多次受到嚴重的橫向和豎向地震力的建築物來說都是一次殘酷考驗。在這場地震中,以傳統日本式樑柱風格建造的較舊房屋都被摧毀。以北美抗震標準建造的新房屋則幾乎未受影響。

      全國木產品研究機構研究了過去40餘年世界上主要地震中將近50萬棟木結構的表現,並於最近公佈了可靠的數據。研究表明無論其新舊如何,北美式木框架建築在地震中表現良好。在調查的7次地震中,總共只有34人因爲平臺框架建築損壞而喪生。相比之下,1999年的土耳其地震摧毀了在建築中廣泛使用磚石和混凝土的區域,造成了40,000喪生。這並不是說磚石和混凝土不適合用於地震帶,但是,這些建築系統要求特別注意遵守設計和建築標準,以達到良好的抗震能力。而木製系統的要求則比較寬鬆。

      調查報告表明在地震中倒塌的北美式木建築非常少。觀察到的爲數不多的幾處倒塌一般是由於多層建築中一樓脆弱所致。許多現代房屋在其一樓外牆上有很大的開口(用於大窗戶、露臺門、車庫門),無論是什麼樣的建築,開口都會削弱這些牆壁的強度。在設計和建造中從工程學角度做出適當判斷、並仔細遵循最新房屋法規和標準可消除一樓脆弱的問題。

      無論是新建築還是對現存建築翻新使其達到現行標準,良好的抗震設計應包括以下幾點關鍵特性。

      特別注意潛在的一樓脆弱問題 在穩定地面上建立牢固的地基牆壁與地基緊密接合 主要牆壁中的橫向抵抗力,包括腳凳牆(這些是介於地面和一樓之間的矮牆,它們形成一個管線空間或底層牆壁的一部分)其它木部件與牆骨間的恰當釘合,沒有一棟建築可以做到完全防震,但是良好的抗震設計會將結構損壞減少到最低限度,最重要的是,它會在大地震發生時保護居住者的生命。最佳抗震效果的取得有賴於遵循現代房屋法規和標準,在建造大型或複雜建築物時需請專業結構工程師幫助。

      防火 木結構別墅的防火性能取決別墅中用於構成屋頂、牆壁和地板的建築材料及其它相關部分的整體裝修材料。木結構別墅由於採用了結構上的全封閉和內牆壁的石膏板裝修,所以其防火性能和磚石或鋼混的住宅的防火性能一樣。石膏板不僅能自然調節室內外的溼度,同時也是極好的阻燃材料。據資料介紹1991年12月14日在日本對一棟北美木結構別墅進行了在大地震狀況下的火災破壞試驗。試驗中模擬發生大地震,搖晃房屋,然後在室內外人爲製造火災。該試驗木製別墅表現了極好的防火性。在一屋子失火的情況下,火勢要經過45分鐘纔會蔓延到二層。而傳統的房屋在10分鐘就會被大火包圍。這主要歸功於有耐火性能強的石膏板牆板和天花板、別墅內地板和木結構的密封結構狀態,阻止了火焰的迅速漫延。從而使人們有更多逃生和滅火的機會。專家火災損失統計數據表明,木結構建築物與其他所有建築物一樣安全。防火安全並不完全取決於單個材料的性能,它更取決於整個系統的耐火性能。雖然接觸火焰時木材會着火,但現今木結構別墅中皆放置耐火的石膏板。與其單個部件不同,這一牆體組合耐火能力極強。材料不燃燒並不意味着它在火災中安然無事,知道這一點很重要。例如,鋼在大多數規範中被歸類爲不可燃材料,但是在建築物火災所產生的高溫下它會災難性地喪失其結構完整性。一個鋼質主樑的破壞時間可能會遠遠早於其相應的木製系統。在建築物中安裝煙霧偵測器或噴灑器系統,以預防在我們的生活方式中存在的火災隱患。

      防 潮 人們通常誤認爲水是木材的敵人。情況並不是這樣。在多雨或潮溼地方的木造建築物可以有長期的、毫無問題的性能表現。關鍵在於在設計和建造以木材爲基礎的建築產品時懂得如何處理水份。

      木材與水

      首先,水並不損害木材。然而,它維持喜好木材的生物(白蟻、真菌及蚍蜉)的生存。事實上,與其它常用建築材料相比,如熟石膏板、幹牆、非木質地板覆蓋材料、吸聲天花板磁磚及室內陳設,木材更不容易因爲偶爾浸溼而受到永久損壞。一般來說,一棟建築物中唯一需要完全防潮的部分是建築物外殼,特別是屋頂薄膜 ―― 它應儘可能排水,但在 蓄水時需保持防水性能。如果建築物面層可以很好地排水,那麼我們可以相信建築物中的其它建築部件則不一定需要防水。 木材自然地吸收並釋放水分,以保持與其環境的平衡。在建築物外殼完好無損的建築物中,木材可能遇到的唯一一種潮溼是水蒸汽。這種無色無味的氣體總是少量地存在於空氣之中,對木材來說這並不是問題。只是當木材接觸到液態水的時候,危險纔會出現。但即使在這種情況下,木材仍可以安全地吸收大量水分,而不會達到維持腐蝕菌生存的含水率。

      含水率(MC)測量的是一塊木材中含有多少相對於木材本身重量的水份。我們計算含水率的方法是用木材在完全乾燥時的重量除給定木材樣本中水的重量。 200%的含水率意味着一塊木材中水的重量是 木材重量的兩倍――換句話說,它有2/3是水。

      應該記住19%和28%這兩個數字。如果木材的含水率等於或小於19%,那麼木材被認爲是乾燥的。木材的含水率在28%時達到纖維飽和,纖維飽和是幹縮和腐爛的基準點。纖維飽和的木材,其細胞壁容納了它們所能容納的最大量的水。由於沒有自由水分,所以腐蝕生物不能生長。此外,因爲木材只有在水進入或離開其細胞壁時收縮或膨脹,纖維飽和也表示了木材幹縮的極限。木材的含水率超過28%時不會改變其體積。木材的含水率將最終穩定下來,其含水率在室內將穩定在8%到14%,在室外爲12%到18%。這使木材起到自然溼度調控器的作用。木材向乾燥的空氣中釋放溼氣,又從潮溼的空氣中吸收溼氣。

      木材以以上方式改變含水率的同時也稍稍改變其體積――木材的含水率從28%-19%下降時的幹縮程度最大。通過購買在監控狀態下預烘乾至 19%含水率的木材,就可以避免絕大多數的體積變化。烘乾木材在很大程度上保持其放置時的尺寸,因而將完工的房屋中尺寸突變降低到最小。

      當木材受潮過久時

      木材是一種天然的、可生物降解的材料。然而,生物對它的噬食通常必須有水才行。例如,白蟻就需要溼氣才能生活。 木材腐爛和腐壞的原因在於真菌――它們既不是植物又不是動物、而是一種通過孢子繁殖 的生物。真菌孢子總是存在於空氣中,所以腐爛可開始於任何時候,只要氣溫(更關鍵的是含水率)達到其臨界點。在一般的建築服務中,木構件的溫度和含水率遠低於供腐蝕菌生長的安全界限。只有在建築物損壞而使大量的水進入建築物配件時木材纔出現腐爛危險。

      雖然有幾種真菌在木材上生長,但只有少數會摧毀它。偏好硬木的白色腐蝕菌使木材呈漂白及卷鬚狀。棕色腐蝕菌喜好軟木:它們使木材看起來呈深黑色、其裂紋形狀呈立方形。在某些情況下,這兩種真菌生長迅速,可能會很快影響到木製品的外觀及強度。

      關於術語的最後一點說明。人們錯誤地將幹腐這一術語用於一切木材腐爛,也許因爲木材腐爛後看起來很乾枯,而且破壞發生後沒有跡象顯示有過量水。記住:如果有腐爛出現,一定在某處有潮溼問題。

      借木材生長的其它種類的真菌包括:黴菌、污染菌以及軟性腐蝕菌。前兩種對建築物不會構成問題。然而,黴菌可以藉助一系列的有機基質在建築物中生長:食物、漆料、木材、紙張、紡織品甚至灰塵,而不僅僅是木材。這些生物引起表面污跡、氣味以及偶爾使人發生過敏反應。這些生物最好被看作指示標記。雖然它們並不對木材造成重大結構破壞,但它們的存在暴露了需要處理的潮溼問題。

      建造耐久的木建築

      在全世界各種氣候條件下都可以發現經久耐用的木建築。在多雨地區,歷史性的建築風格通常包括排水的構件,如深度懸挑及斜面屋頂。這些憑直覺的設計特點很好地保護了其下面的、與幾乎所有建築材料一樣需保持乾燥的木框架。

      現代建築物可能包含許多對防水構成挑戰的特點:屋頂穿孔、多窗戶、平屋頂以及複雜的建築外形。爲了做到防雨,必須對這些設計構件的細節進行仔細研究及構築。建築法規及標準一般將天氣保護方面留給設計師及建造商處理。當每個參與建造及擁有此一結構的人都遵循良好的工作慣例,那麼木建築就會表現出色。

      雨水是應控制的最重要的液態水來源;但是管道漏隙也會引起麻煩,發現後應立即進行修繕。水蒸汽也可以是建築物中潮溼問題的來源。雖然蒸汽是氣體,但當它接觸到冷的表面時就會凝結回液體。這就是爲什麼抽水馬桶的外部會有水。在冷天時,溫暖的室內空氣穿過牆壁縫隙遇到外面牆層時會變冷,這會使水蒸汽在牆內凝結。在熱天時,空調房間內潮溼的空氣反過來也能引起同樣的問題。儘管潛在的凝結水量很小,但建築設計應該包括預防凝結這一功能。解決辦法是在牆內和屋頂配件內放置一個防潮層:一個以如聚乙烯一樣防水蒸汽材料做成的薄膜。建築法規和標準通常會有根據氣候選用適宜防潮層方面的指南。

      有時木材受潮是意料之中的 ―― 例如甲板、柵欄以及屋面板。用於此目的傳統樹種包括北美喬柏、黃柏以及紅木,它們都含有抑制甚至殺死真菌的天然物質,因此天生更加耐久。其它樹種若以化學防腐劑進行過防腐處理,也可以用於潮溼環境。包括雲杉、鬆樹及冷杉的樹種一般要經過特別程序處理,使抑制真菌的化學物質在壓力下進入木材內。經壓力化學處理的木材對人體無害,具有出色的耐久性,它們一代一代地用於甲板、柵欄以及許多其它露天用處。人們運用它們已經很長時間了,這些經化學處理的木材安全、而且有效果。

      防 蟻 白蟻是噬食纖維素的體小色淡的昆蟲:它們的食物包括任何由木材、紙張或纖維造成的東西。白蟻在幾百萬年前就存在了,它們的歷史比人類長,當然也比人類的建築物長。然而,雖然白蟻在數字上有優勢,但人類卻有大腦優勢。我們不必將白蟻從地球上滅絕:只要採取預防措施,我們就可以智勝它們。所需要做的是建築師、建造商和屋主在設計、建造和對建築物的長期維護方面加倍小心。

      傳統對付白蟻的方法主要是依賴土壤化學品――在建築物周圍的一圈地上撒滿對白蟻有長期毒性的物質。但是,在過去的20年裏,隨着管理環境的不斷改變,"化學隔?quot;已不再是防白蟻的首選策略。當今,可以結合其它方法對建築物進行防白蟻保護工作。如果在白蟻高危帶建造房屋白蟻在世界上許多氣候溫暖、潮溼的地方中存在。從房屋設計開始就應請教當地專家並參照地方性建築法規中防白蟻設計策略指南。

      第一道防線是屏障系統

      物理屏障已取代過去的化學屏障。兩種選擇是:一種是稱作Termi-Mesh TM的纖細的不鏽鋼網眼,另一種是稱爲屏障沙粒的纖細的像礫石一樣的材料。夏威夷和澳大利亞等白蟻活躍地區都在使用這兩種技術。屏障沙粒的大小爲1.7到2.4毫米――大得使白蟻無法推開,而又小得使白蟻無法擠身而過。許多人認爲防蟻板是一種屏障,但是安放在地基的這些條狀金屬片並不能擋住白蟻,只是使人們可以很容易的發現它們。 不要在屏障上爲白蟻搭橋。注意避免有垂懸的樹枝接觸到房屋,或甚至不要將掃帚把靠在房子上。

      清理現場

      在開始建造之前,找到並消滅現有的白蟻羣體及潛在棲息地。移走樹墩、樹根和其它埋着及未經處理的木材。建造過程中,不要將未經處理的木材埋在土壤裏或接觸到混凝土。迅速移走所有的混凝土模板、碎木屑以及其它以纖維素爲主要成分的垃圾。不要將諸如硬紙板箱之類的纖維素材料存放在管線空間內。

      設計的建築應易於檢查

      外牆防雨層不要低於土壤竣工標高以上150毫米,以便可以檢查到白蟻爲進入建築所建的"隱蔽管道"。管線空間也應易於進入以便檢查。

      使用反食胃木材

      白蟻不僅噬食木材,而且噬食任何以纖維素爲成分的材料。但是利用如黃柏、北美喬柏及紅木等耐久樹種中存在的天然物質,或利用用於防腐處理木材的化學品,木材建築構件可以得到保護。設計師可以規定選用經硼酸鹽、鉻酸鹽類砷酸銅(CCA)或含氨砷酸鋅銅(ACZA)處理過的木材,以實現長期可靠的防白蟻能力,所有這些還可以防腐爛。

      保持無白蟻狀態

      在長期維護的同時增加一點預防措施可以省去百倍的由白蟻所造成的煩惱。下面是要做的幾件事

      每年進行一次專業檢查。外行人很少會極早地發現白蟻或由此帶來的破壞。未經處理的木材遠離土壤至少0.5米(20英寸)。密封所有入口通道。白蟻可以擠過一個1.5毫米(1/16英寸)的縫隙。讓白蟻棲息地遠離緊鄰建築物周圍的地區。清除或重新安放埋着的木材,如樹墩、木柴、碎木屑、硬紙板箱及植物。

      保持纖維素材料乾燥。立即修繕任何屋頂或管道漏隙。

      保持屋檐水槽於良好的維修狀態。保證它們能將水疏導到建築物以外。保持沙粒或網眼等物理屏障完好無損。既不要在屏障上放置土壤或覆蓋料,也不要讓樹根在其中生長。

      消滅白蟻

      如果預防措施失敗而出現白蟻,不要驚慌――白蟻不會一夜之間毀滅一棟建築。你仍有時間去尋求專家建議,並且考慮他們給你的選擇。聘用專業人士來找到並去除蟲穴、關閉入口點、消滅建築物內殘留的白蟻,並請他們建議今後如何避免蟲害侵擾。

      對蚍蜉的一點說明

      蚍蜉是不吃木材的大黑蟻,但它們在木材中挖洞可能會從結構上削弱木材。同樣,最好聽取專家意見採取專門行動。因爲蚍蜉一般偏好軟木,它們的存在可能表示木材已經開始腐爛,而這又進一步意味着建築物中可能有潮溼問題。

       

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