日本木结构住宅小总结(一)

2011年9月16日1040

日本现代木结构住宅

“日本木结构住宅小总结”专题,只定位在“典型的日本一户建小住宅”方面。

先列举几例日本一户建小住宅

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在日本,有传统意义上的和风样式的住宅,也有现代意义上的融合了欧美风格的新式住宅。

日式和风住宅之一

日式和风住宅之二

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现代住宅

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一户建小住宅示意图

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实木构件梁柱的加工制作

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实木建造

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胶合木-LVL单板层积材的加工示意图

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单板层积材LVL实物侧面

复合木-集成材的加工制作示意图

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集成材成品构件的一端

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日本木构造住宅,可以分为,轴组式构造住宅和壁式构造住宅两大类。

轴组式构造示意图

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轴组式构造住宅建造实例1

轴组式构造住宅建造实例2

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壁式住宅示意图

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轴组式构造住宅,又可以细分为,传统木构造法,常规轴组构法,集成材构法,圆木组构法。壁式构造住宅,又可以细分为,木质面板构法(比如,OSB板、SIPs板),框架组壁构法(主要是2×4框组壁工法)。

三个附注:
传统木构造法,也有人称之为:梁柱式,欧美叫Post and beam。梁柱式工法的木构造住宅,是以柱与梁作为主要的结构构件,荷载的传递是由梁传到柱,而不依靠承重墙。

圆木组构法,欧美叫原木层叠式 Log house。原木层叠式木造住宅,是以断面为 D 型或 O 型的原木搭接,组成结构墙系统的木构造住宅。近年来,在新建木构造住宅中,原木层叠式木构造住宅已较少见。

框组壁式木构造住宅,是近代北美的一种木墙结构,也称作“ 2 × 4 工法”,其构件断面是 2 × 4 英吋 ( 为标称尺寸,实际尺寸则约为 1.5 英吋×3.5 英吋 ,约3.8 cm× 8.9 cm) 。每隔 40cm 或 60 c m 间距设置一根间柱(Stud),组成承重墙系统的木结构框架。

2 ×4 框组壁式工法住宅,用小断面、小尺寸的木材构件框架,组成高强度、低造价的住宅,是北美建造住宅的主流。

日本传统木造,常规轴组构法部分,由基础、水平材、垂直材、支撑,等组成。

连接部分,涉及接缝、接头和连接三个方面。木构造的连接方法主要有:钢钉连结、螺栓连接和镀锌钢板连接件连结。

日本现代木结构住宅,严格地讲,住宅的承重骨架系统,并不是全部采用木结构体系建造。在日本,一般是,住宅的下部基础部分,采用现浇钢筋混凝土的整块底板结构,住宅的中部框架和上部屋架部分,则大多是采用工厂化生产的集成木材承重骨架体系。上部木结构系统和下部钢筋混凝土基础底板,通过预先埋设的,镀锌钢制螺栓连接,最终形成为一个完整的整体部分。

下部钢筋混凝土底板基础,上部木结构承重框架体系,住宅建造实例1。

 

下部钢筋混凝土底板基础,上部木结构承重框架体系,住宅建造实例2。

 

下部钢筋混凝土底板基础,上部木结构承重框架体系,住宅建造实例3。

 

下部钢筋混凝土底板基础,上部木结构承重框架体系,住宅建造实例4。

 

下部钢筋混凝土底板基础,上部木结构承重框架体系,住宅建造实例5。

日本现代木结构住宅,根据单根木质构件断面尺寸的大小,可以分为重型木结构住宅和轻型木结构住宅两大类。重型木结构住宅,在日本,也叫重量木骨住宅或者叫重量木构造住宅。在日本,采用重型木结构体系建造的“一户建”小住宅比较多,而在欧美等地,则采用轻型木结构体系建造的小住宅较为普遍。

在日本,重型木结构住宅,相当于过去的梁柱结构的建造体系,系统框架的荷载传递路径比较明晰,从上到下,椽条,檩条,屋架,楼层骨架,柱子,依次向下传递。在欧美,轻型木结构住宅,大多采用承重框架墙板体系。作为一次超静定的结构体系,其结构强度,主要是通过结构构件(框架)和次要结构构件(墙面板、楼面板和屋面板)的共同作用形成。

重型木结构构件,包括梁、柱、楼板,多采用实木、胶合木(LVL单板层积材)或者集成材建造。与轻型木结构不同,重型木结构的构件是住宅内部主要的承重构件。

木造住宅种类

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木造住宅系统组成示意图

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(右侧部分)下部钢筋混凝土基础底板和上部木结构的连接关系剖且示意图

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轻型木结构住宅的上部结构部分,一般由木结构框架、板壁填充料、框架覆面和装修材料三大部分组成。

外墙里外构造层次组成示意图

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轻型木结构住宅的木结构框架,是由小截面规格材构件,按照一定的间距,拼装成板型组合构件,如墙板、屋架等。

木结构框架墙板实例

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轻型木结构住宅框架体系

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每层墙体安装后,施工楼板结构,形成上层结构的施工操作平台。在屋面部分的施工,屋架代替楼板梁,屋架上面铺设屋面板,最后形成整个房屋的木结构框架。

住宅二层承重楼盖,楼面施工完成,正准备住宅二层墙体的搭建施工。

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住宅二层墙体正在搭建施工进行之中

住宅屋架桁架部分正在搭建施工进行中

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木结构框架形成后,在木结构框架内,布设水、电、气等管线。外墙面一侧,采用OSB(定向刨花板)防水结构板材,外敷防水、防潮、单向透气膜-“呼吸纸”等外墙材料包覆。根据设计要求,填充玻璃纤维等保温隔热材料,内墙面一侧,包覆防火石膏板等,形成由墙体、楼盖和屋盖等基本构件构成的承重结构体系。

住宅外墙构造层次组成示意图1

 

住宅外墙构造层次组成示意图2

 

 

住宅外墙构造层次组成示意图3

 

 

住宅外墙构造层次组成示意图4

 

 

住宅外墙构造层次组成示意图5

 

 

住宅外墙构造层次组成示意图6

 

轻型木结构使用的材料主要有,规格材、结构复合木材(集成材)、胶合木(LVL单板层积材)、工字木搁栅、轻型木桁架、木基结构板材等。

规格材,是按照一定的尺寸和模数制成的实心锯材,用于结构框架的组装,包括墙骨柱、楼盖搁栅、屋盖椽条等。

结构复合木材、胶合木、工字木搁栅,主要用做结构梁构件,这些材料的共同特点是,将木材用结构胶,根据使用需要,进行加工粘合,形成比原木材性能有显著提高的结构构件。

轻型木桁架,是由规格材拼装,用于楼盖和屋盖的桁架梁,桁架节点采用镀锌齿板连接。

木基结构板材(OSB板、SIPs板等),用作墙体、楼盖包覆板材,除包覆和承受压力作用外,还传递和承受风载、地震荷载等横向剪力。

在日本,木结构住宅体系里面,有一个很重要的概念,叫“壁倍率”。壁倍率愈大者,表示其抵抗水平力的能力愈强。

壁倍率示意图1

 

 

壁倍率示意图2

 

木结构的防潮、防火、防虫,以及木结构构件的持续寿命,过去曾是木结构住宅存在的一些现实的缺陷。防潮、防火、防虫是直接关系木结构的使用安全和寿命的重要因素。现代木结构住宅,通过采取先进的技术措施,可以有效地克服这些缺陷的存在。

通过在钢筋混凝土基础墙顶面和上部木结构框架之间设置防水层,外墙饰面与墙体间铺设防水、防潮、单向透气膜-“呼吸纸”,屋顶和檐口构成防水气流通道等技术措施,使木结构框架保持在一个透气、干燥的环境中,并且结构框架材料经过了防水加工处理,从而保证了木结构的防潮、防水性能。

住宅土台部位的防水、防潮、防蚁、减震措施1

住宅土台部位的防水、防潮、防蚁、减震措施2

住宅土台部位的防水、防潮、防蚁、减震措施3

住宅土台部位的防水、防潮、防蚁、减震措施4

住宅土台部位的防水、防潮、防蚁、减震措施5

住宅土台部位的防水、防潮、防蚁、减震措施6

住宅土台部位的防水、防潮、防蚁、减震措施7

住宅土台部位的防水、防潮、防蚁、减震措施8

住宅土台部位的防水、防潮、防蚁、减震措施9

住宅土台部位的防水、防潮、防蚁、减震措施10

住宅土台部位的防水、防潮、防蚁、减震措施11

住宅土台部位的防水、防潮、防蚁、减震措施12

外墙壁板通风构造示意图

白蚁蛀蚀是木结构最主要的虫害。白蚁的生存、繁殖需要一定的环境。木结构用材,经过蒸压、脱水和防虫药液的处理,破坏了白蚁的生存环境,从而起到防止白蚁虫害的目的。

木材防蚁防腐1

木材防蚁防腐2

木材防蚁防腐3

木材防蚁防腐4

木材防蚁防腐5

 

木结构住宅的防火性能,是直接关系到住宅安全的重要因素。通常轻型木结构,

采用外包石膏防火板,用以阻断及防止火焰直接燃烧木材构件,以满足建筑构件的耐火极限要求。石膏材料本身的化学结构成分,决定了石膏板的耐火极限是比较高的,防火石膏板的耐火极限最大可以达5°h。

采用不同耐火极限的建筑构件,可以保证在规定的时间内,人员可以得到安全地疏散。

另外,重型木结构构件,在燃烧时,木结构构件的表面,会产生一层炭化层,这层炭化层,也可以延缓内部材质的快速燃烧。

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通过对基础结构和底层结构喷洒杀虫剂增强防虫效果,通过对木结构框架涂刷防火涂料增强结构防火性能,通过采用箱形结构基础形式、严格防水构造施工质量等措施,确保住宅结构的防水性能,从而可以保证和提高住宅的使用寿命。

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以下内容的阅读提纲

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1、具有传统和风风格的日式住宅

2、具有欧美风格的现代日式住宅

3、原木采伐加工

4、使用原木搭建的住宅

5、成品木材构件加工

6、钢筋混凝土底板基础

7、单板层积木材LVL

8、集成木材构件

9、构造用合板

10、传统轴组式(梁柱工法)

11、轻型木结构-框组壁2×4工法住宅

12、木结构金属连接件(金物接合工法)

13、住宅构造组成示意图

14、木材构件防蚁防火防腐处理

15、住宅模型试验

 

第1部分 具有传统和风风格的日式住宅

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第2部分 具有欧美风格的现代日式住宅

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