木结构房屋建筑方法

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）。

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。

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

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。

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