美式轻型木结构房屋建造过程

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美式轻型木结构房屋建造过程共0页|上一页1下一页图片：美式轻型木结构房屋建造过程0/573[url=javascript：void(0)；]分享[/url]标签：null--日志原文：1994年，我回武汉的母校办事，在学校旁边的虹景花园住宅小区的工地上，我突然发现施工人员在用木材在盖房子！从事建筑结构设计我不由得驻足观看，他们的施工工艺完全不同于我从书本(《营造法式》)上学到的关于中国传统木结构建筑的建造技术，也颠覆了我童年记忆中的建木屋的景象。这是我第一次看到运用北美轻型木结构技术建造房屋，当时不会想到近十年后我在首创参与建造了二百多栋轻型木结构房屋，北美木屋与我结下了不解之缘。温哥华森林在策划阶段将产品定位在打造一个原汁原味的北美风情社区，得到了置业领导的首肯。既然要做到原汁原味，首要一点就是房屋必须和北美的房屋做成一模一样(至少外观上必须是一模一样)，加之营造国际化氛围的环境才能达到效果。如何把房屋做成一模一样?北美同样的独栋房子(single house)均采用轻型木结构技术建造，我们是否照搬?说实话当时我们每一个人对木结构房屋的设计、施工和成本都可以说知之不多。"非典"肆虐的日子里，我们在项目老总的带领下一头扎进了这片丛林，兵分三路，日夜奋战。第一组人马专攻外立面材料，将加拿大设计师的图纸和从北美拍回的照片逐一分析，把四种风格建筑(都铎tudor、工匠crafsman、乔治亚georgian、草原prairie)外立面材料在旧建筑墙上一比一做样品，制定详细的施工操作规程和技术标准。这一组还有两个重要课题：寻找国内的替代材料和如何在砖墙的外保温层上做好带龙骨的挂板。第二组人员进行全面解剖轻型木结构建筑，与砖混结构房屋比较后分析其优劣势，为领导决策提供依据。第三组人员则全力配合一、二组进行成本分析。当时作为工程部经理，我参与了全部工作，但重心放在第二组工作上。在此之前，我曾花了近两个月时间把公司何总给我的一本《加拿大木框架房屋建筑》仔细研读了一遍，这本书由加拿大国家抵押贷款与住房公司(CMHC)主编，详细全面地介绍了北美体系的轻型木框架房屋的建造过程，这对我来说是一个几乎全新的领域，好多技术词语是第一次看到，而且这本书的翻译完全是直译，语法按照英语习惯，有的句子冗长晦涩难懂，要反复读写几遍才能弄清楚意思。读完这本书，才算对轻型木框架房屋有了一定的了解，再经过与加拿大设计师电话和e-mail的反复沟通("非典"期间他们无法来现场)，在合约部的配合下得出了下列比较结果。 木结构房屋的优势：1、环保性好。这一点勿庸置疑，木结构房屋的主要建筑材料大多是自然生态的产品，合成材料也基本上是物理加工而成，化工产品使用量相对砖混建筑很少。时间一长，住在里面满屋木材清新气息，很是怡人。2、节能性好，降低能耗，节约使用成本。普通构造的木结构墙体比砖墙外保温体系的传热系数要低的多(即热阻值要高的多)，具体到数值上就是至少比国家现行的节能65%的墙体保温体系的传热系数还要低30%以上，如果增强构造措施就更多了。另外由于其构造特点，所有的悬挑构件和外墙突出部分以及门窗结合部均不会产生冷桥，而砖混房屋在这些部位处理不好就会产生冷桥，造成房屋大量能源损失。3、节约空间，增加使用面积。木结构房屋的主要承重墙体厚度均在120-150mm，相对于砖混结构240-370mm的承重墙厚度，大大增加了室内使用空间和面积。以上三点，是可以在房屋销售中作为卖点大肆宣扬的。4、结构抗震性能好。木结构所用木材为弹性材料，靠钉子和连接件组成空间整体结构，既坚固又有柔性，相对于刚性结构的砖混房屋抗震性能要好的多。5、建设周期短，有利于快速交房入住。(这一点在下面有专门论述)。6、施工现场清爽整洁，客户参观印象良好。7、建筑外观效果与北美房屋可以达到完全一致。木结构房屋的劣势：1、建造成本高。由于主要建材来自进口，经过合约部对比测算，木结构房屋结构部分的建造成本要比砖混结构高出300-800元/平方米(不同建筑风格和户型有差异)。2、市场认可度还有待提高。在国内，认可木结构房屋的大多是有过国外生活经历的"海归"，普通购房者对木屋的结构安全性、耐久性和防火均心存疑虑，需要做大量介绍和解释工作。实际上，就凭这两点，一般的开发企业就会放弃木结构。3、国内的相关规范还不全，目前只能按照加拿大的设计规范进行设计，日后存在竣工验收风险。4、目前我公司的工程管理人员不熟悉木结构的设计和施工管理。此时，非典已经使我们的开发计划大大滞后了。公司管理层反复权衡利弊，最后决定一期工程(A区)75栋房屋分两部分：展示街区的17栋样板楼采用加拿大轻型木结构技术建造，一步到位做成精装房，以最短的工期挽回非典带来的时间损失，尽快亮相开盘展示；需要出售的58栋别墅采用完全砖混结构施工，避免市场风险，降低建造成本。在非典过后，2003年6月26日，样板街区的基础和地下室(钢筋混凝土全现浇)工程开工了。在地下工程施工的一个多月时间里，我们完善了上部木结构设计(委托美国和加拿大的结构设计师)，找到了国内最富有经验的木结构施工队伍，置业的合作公司加拿大新亚基金顾问有限公司(NewAsiaCapitalConsultants Inc.)从美国和加拿大聘请了四位技术高超、经验丰富的木结构建造专家Jerry、Bram、Robert和Ken.H来到现场参加施工，为工程严格把关。我下决心在工程实施中把书本知识变成实际操作能力。北美轻型木结构房屋主要结构用材为规格材、工程木和板材。其中规格材由北美产云杉、花旗松、冷杉等原木加工成2×4、2×6、2×8、2×10(英寸)等规格的方木简称SPF，主要用于房屋内外墙骨和屋架。工程木有多种，一般在轻型木结构中使用单板层积胶合木，简称LVL，就是用上述原木裁成薄片层积加压胶合成各种尺寸，作为房屋梁、柱用材。板材是用原木的碎片高压胶合而成，类似国内定向刨花板，其强度非常高，受力各向同性，厚度为12-15mm，简称OSB,用于外墙和屋面围护结构。另外，由LVL和OSB两种材料组成工字形木搁栅，简称TJI(LVL为翼缘，OSB为腹板)，用于楼板承重系统，类似于混凝土结构中密肋梁。在基础部位和局部外露构件上采用防腐木(CCA)。我们的木材产品多数由两家全球最大的木制品公司提供：加拿大的CANFOR公司和美国的惠好公司(Weyerhaeuser) 木结构房屋承重构件为墙体、柱、梁、工字形搁栅和屋架以及各类支撑。墙体按设计要求将规格材沿轴线布置，外墙围护用OSB板，内墙用防火石膏板封闭，规格材的长方向尺寸加上两边围护板的厚度即为墙体厚度。在这个承重体系中最重要的是屋盖系统。屋盖由屋架和屋面板(OSB)组成，屋架即为木桁架，木桁架由规格材用不锈钢齿板和铁钉连接组成。木结构房屋的结构设计图中墙体、梁、柱和楼面搁栅只给出平面布置图和构件尺寸，非常简捷；屋架的设计图则非常详细复杂，每一榀桁架立面图要绘出，其中每根杆件所用规格材尺寸及其下料尺寸均要标注清楚，每个杆件与其他杆件连接部位、不锈钢齿板的摆放位置也有严格的要求，加工过程中丝毫不得马虎，严格按图纸标注执行。屋架设计在北美有成熟的软件，一般屋架加工机械(即辊压机)生产厂家会随机赠送。把房屋平面尺寸、屋盖几何尺寸以及当地的风载、雪载等数据交互式输入电脑后就能设计出每榀桁架，但是图纸必须经过美国和加拿大注册结构设计师审核签字盖章后才能作为施工图使用，我们严格执行了这个规定。为保证屋架加工质量，公司经过认真考察，将现场主要承重屋架的加工委托给了中国北方最大的木制品生产企业―美国独资企业派尔刚(Paragon)联合木制品(大连)有限公司加工。木结构各个构件的连接均采用各种长度的铁钉，在每个部位钉几个钉子、多长的钉子，应严格按照美加的木结构施工操作规程执行，现场的四位美加籍工程师严格把关。正是这些大大小小的钉子把各种木构件按照设计图纸组成了一个空间整体受力体系，可以承受各种荷载和分解地震的平面或纵向的剪切力。(05年加拿大林业理事会COFI编写的《中国轻型木结构房屋建筑指南》出版，中国木结构施工人员可以按照此书进行操作)。展示街区的17栋木屋主体木结构工程于03年8月中旬开始，当时我国《木结构设计规范》尚未颁布，故木结构设计按照加拿大规范实施。在2002年7月实施了《木结构工程施工质量验收规范》(GB50206-2002)，因此我们在施工中严格按照此规范进行材料检验和分部分项工程验收。木结构房屋施工过程(图片演示)：1、地下室顶板浇注前按照设计要求预埋螺栓和铁件，进行除绣防腐处理。2、地下室顶板拆模后安装一层墙体底板防腐木CCA(图片1)图片1：基础3、一层墙体制作及安装，墙体制作可提前进行，但必须按要求妥善堆放，确保不会变形。(图片2、3)图片2：墙体安装图片3墙体节点及门窗洞口 4、室内二层楼面大梁安装(图片4)，一层内墙安装(图片5)，二层楼面工字形搁栅及支撑安装(图片6、7)。图片4：大梁；图片6：木搁栅及支撑；图片7：木搁栅图片4室内大梁立柱及木搁栅图片5：内墙图片6：木搁栅及支撑安装图片7：木搁栅安装5、二层墙体安装(图片8)图片8：二层墙体安装6、屋架安装(图片9、10、11、12、13)。图片9：屋架安装前的准备；图片10：屋架上二层；图片11：初步固定，临时支撑；图片12：带阁楼的屋架；图片13：屋架节点-齿板连接图片9屋架安装前的准备图片10屋架上二层图片11屋架固定图片12带阁楼的屋架图片13：屋架齿板连接7、烟囱的安装(图片14)。烟囱提前制作好，内置钢制内胆，用于客厅里燃气壁炉的废气排放，不仅仅是外立面造型的一部分(国内许多别墅的烟囱不具备烟囱的真正功能，因为没有设计室内壁炉)。图片14烟囱安装8、主体完成(图片15、16)。外墙完全用OSB板封闭。 图片15主体结构完成图片16主体结构完成9、屋面工程(图片17、18)。在OSB板上刷冷底子油一道，安装屋面瓦。屋面瓦为玻纤瓦，采用全球最著名品牌美国欧文斯科宁(OWENSCORNING),具备良好防水性能，30年质量保证。图片17屋面工程冷底子油图片18屋面瓦安装10、外墙面呼吸纸施工(图片19、20)。呼吸纸是木结构房屋的保护膜，是一种单向透气层，能阻止室外潮气进入室内，室内的潮气内能排出，保持木材干燥，含水率平衡。采用美国杜邦公司(DUPONT)产品。图片19外墙呼吸纸图片20外墙呼吸纸11、檐口施工(图片21)。檐口板采用质地最好不易变形的水杉木，需防腐处理。水杉木因常用于桑纳房，不论高温或潮湿都不变形，故檐口板在业内俗称"桑纳板"。图片21(外墙呼吸纸外钉木条是外墙挂板的龙骨)图片21檐口12、室内水、电、气、暖施工，机电设备安装，所有管线均可埋入墙内、楼板内及屋顶内(图片22、23)。图片22室内线管穿埋图片23室内空调凤管埋设 13、墙体保温、楼板保温及屋顶保温施工(图片24、25)。管线预埋完成后，采用环保岩棉填于充墙体墙骨之间、楼板木搁栅之间和屋架下弦之间(屋顶的保温棉敷设之前要先封闭防火石膏板，工人再进入屋架空间内填充)，再用塑料薄膜覆盖密封。图片24墙体保温图片25：楼板保温14、采用双层防火石膏板封闭内墙、楼板(图片26)。图片26：防火石膏板封闭内墙15、外墙装饰施工。按照不同建筑风格，外墙装饰施工有着不同施工工艺。A、外墙涂料：都铎风格外墙为岩砂外墙涂料(Stucco)，草原风格二层外墙为普通弹性腻子外墙漆(多乐士、立邦、鳄鱼等品牌)。其基层处理方法为：先把30mm厚聚苯板用牛眼钉固定在OSB板上，蒙上网格布后再用强力胶砂浆2-3mm抹灰层抹平整，砂浆强度满足要求后即可做涂料。B、外墙面砖：草原风格一层、乔治亚风格和都铎风格(均按设计师要求采用手工陶制砖)。其墙面基层处理与涂料一致。C、外墙挂板：工匠风格外墙使用。外墙挂板分为三种品质：木材、水泥纤维和PVC。其中木材挂板(包含防腐处理和外面清漆)价格很高，PVC很便宜但显得档次很低，故我们采用水泥纤维挂板(美国JamesHardie)外刷普通外墙漆的方式。这种挂板面层做成木材的纹路，刷上外墙漆后效果类似于木材，不用经过防腐处理，耐久性好，维护简单。其基层处理方法为：在呼吸纸外面将防腐木龙骨钉在OSB板上，再将挂板钉在龙骨上。挂板的裁取长度要予以控制，拼接不能出现通缝，拼缝处打胶要采用专用工具抹平。 D、石材：每种风格均有石材墙面，采用传统的干挂方式施工(不锈钢龙骨)。E、线条和窗套：在国外通常使用防腐木或聚氨脂线条，价格较高，我们先后采用过聚苯板、几塑板做成线条，成本虽低但效果不太好(温度应力作用下易变形)，最后发现平板水泥挂板(不带仿木纹路)裁取后效果能满足要求，价格远远低于防腐木或聚氨脂。图片27、28、29、30、31、32显示各种风格外墙装饰施工。图片27：乔治亚外墙砂浆抹灰层施工；图片28：工匠风格外墙挂板；图片29：都铎风格外墙Stucco涂料和石材；图片30：工匠风格外墙挂板刷涂料；图片31草原风格外墙面砖和涂料；图片32：乔治亚风格外墙面砖图片27乔治亚外墙砂浆抹灰层施工图片28工匠风格外墙挂板图片29都铎风格外墙Stucco涂料和石材图片30工匠风格外墙挂板刷涂料图片31草原风格外墙面砖和涂料图片32：乔治亚风格外墙面砖16、拆除脚手架、环境绿化(图片33、34、35、36)完成单体建筑施工。图片33外装完成拆除脚手架图片34后院下沉花园图片35：A1-P户型草原风格图片36：A4-T户型都铎风格 除了图片演示的施工过程外，木结构房屋在施工时还要注意诸多细节。第一，对材料进场验收必须严格按照《木结构工程施工质量验收规范》(GB50206-2002)之规定检验，尤其是规格材等级、含水率等指标；第二，细部构造施工中确保使用后的房屋木材的干燥，中国传统木结构施工中有句俗语："干千年，湿千年，不干不湿两三年。"即木材在长期干燥环境中和长期浸泡在水中都能耐久，忽湿忽干的环境很快就会腐烂。除了前面提到的呼吸纸的使用，在外墙的各个接缝处应严密打胶，验收时严格控制。屋面瓦、排水天沟验收亦要重点把控。还有一个最重要的构造措施，就是在屋盖系统中要形成一个通风道，在封檐底板上留出出气口，利用烟囱向上抽拔的原理让室内上升到屋架空间内的湿气排出，为防止小鸟或其它小动物进入屋架，通风口必须用金属网封闭。第三，防火处理。木结构房屋利用体系防火，即每栋房屋之间要留出足够的防火间距，室内所有的木构件均采用防火石膏板封闭。我国的《木结构设计规范》(GB50005-2003)于2003年10月发布，04年1月日实施。其发布之时恰值我们准备开始室内施工，根据其防火有关规定作出了调整，把防火石膏板增加至双层，高于其规定的耐火极限。第四，施工中严格按照《加拿大木框架房屋建筑》和《中国轻型木结构房屋建筑指南》中关于房屋隔热、隔声、降噪和白蚁防治等各项措施进行施工和验收。至于其他分项工程例如卫生间防水等施工与国内传统施工方法一致，验收标准也按照国内相关规范进行，就不一一介绍了。 北美木结构住宅通常配置全空气系统的风道式户式中央空调，制冷由室外空气压缩机提供，电能源；制热由室内燃气机组提供，燃气能源。除此之外还具备加湿、新风换气和提供生活热水的功能。另外还配置中央吸尘系统。空调系统和中央吸尘系统均由厂家配合设计院进行深化设计，再组织施工安装，遵照国内规范执行，要重点控制降低运行时的噪音。房屋的消防、安防系统设计施工均按照国内规范，实行基本配置，我们在此基础上增加了升级服务，设置了无线报警系统主机(美国GE产品)，业主装修时可自行缴纳费用增设探头，接受服务(收费)。展示街区于2004年4月推出展示，立刻在北京市场和业界引起轰动，吸引了大批客户和业内专业人士前来参观，在北京别墅界里掀起了一股"北美风"。其后在周边地区开发的别墅项目如"壹千栋"、"东方普罗旺斯"、"保利垄上"、"麦卡伦地"均采用北美风格，其开发团队高密度造访我们工地，琢磨研究甚至照搬我们的某些做法，防不胜防，日后他们的产品给我们的销售带来了不小的竞争压力。在展示街区开工20多天后，A区其余58栋完全砖混结构的别墅也开工了。这批产品于04年4月底开始销售，04年9月实现竣工入住(毛坯交房)。砖混结构别墅的外观与木结构别墅还是有一些差异，尤其在屋顶檐口的檐板，砖混别墅的檐板采用混凝土现浇，比木结构别墅檐板厚的多，使得砖混别墅屋顶比木结构别墅屋顶厚重的多，由于模板工的水平差次不齐，混凝土檐口板的平整度远远比不上木结构的檐口板(桑纳板)，尤其在阳光的照射下其缺陷更加暴露。这与我们当初制定的目标有出入。 砖混结构别墅施工周期整整比木结构别墅多出4.5个月，历经14个月才竣工交房，施工周期比较漫长，这对于首创置业遵照香港规矩按入住计算销售业绩来说是个大问题。我们仔细对比分析了两者工期的差异，发现：主体结构施工周期(二层完工)，木结构比砖混结构短半个多月；屋顶结构施工，木结构比砖混结构快两个月半月；其它原因，砖混结构工期要比木结构耽误一个半月，这其中又有两个原因，一是砖混结构施工个人大部是北京周边省份的，一到夏收和秋收季节，工地象退潮一样剩下的人寥寥无几，工程陷于停顿，而木结构的施工工人均来自长江以南省份，不存在"两收"停工的问题；二是砖混结构在入冬上冻(11月中旬)后湿作业必须停止施工，而木结构因为湿作业很少，故基本上可以干到十二月中旬，只是在气温太低工人操作困难后才停工。这样看来，在实际施工周期中，工期延长的主要矛盾在屋顶工程。原因有二：一是砖混结构的屋顶工程必须是在二层结构施工完成后才能开始，而木结构的屋架可以提前加工好；二是屋顶施工木结构过程简捷，而复杂的屋面坡度让混凝土现浇屋盖工序繁多，操作难度大，从放样支模、绑扎钢筋、混凝土浇捣、混凝土养护(龄期28天)到拆模，足足要折腾近六七十天。从立面造型到施工工期，主要矛盾集中在屋顶。于是有人主张在二期工程时采用砖混主体结构和木结构屋顶相结合的方式来解决这些矛盾。必须调查分析后才能决策。还是两大主题：市场(购房者的认可度)和成本。客户访谈表明，这种方式大家基本认可，这是因为中国传统砖木结构住房就是砖墙架木梁或木屋架。成本分析结果表明，两种结构在屋顶部分相差无几，木结构略高出3%-5%，平均分摊到建筑面积中也就高出1%-2%，如果采用一些措施基本可做到持平。这其中的原因就是复杂的屋顶让让混凝土现浇屋盖工序繁多，操作难度大，周期太长使人工和管理费用大幅增加。科学严密地分析得出的结论，使得公司管理层下决心在二期和三期工程中采用砖混结构主体加木结构屋顶的方式施工。二期工程共137栋别墅，于04年3月底开工，05年5月底竣工入住，历时14个月，工程量是A区的2.36倍，工期却一样，说明这种方式建北美风格的别墅是非常科学的。随后三期121栋别墅在05年3月动工，亦在合同规定的时间内交房，当然那时我已离开温哥华森林这个项目。 温哥华森林不仅建造了北美体系的轻型木结构住宅，还在商业街公共建筑中引进加拿大先进的重型木结构技术，采用层板胶合木(Glulam)设计建造了大跨度餐厅。这种技术在加拿大应用范围很广，我们在加拿大考察时见到了许多大型商场、体育馆采用这种技术建造。Glulam是采用北美质地非常坚硬的铁杉木加工成板材然后高压胶合而成，是工程木的一种。作为大跨度结构中的梁、柱使用，支撑或拉杆均为钢筋或钢构件。使用吊车吊装安装。柱子和梁在大厅中显得非常壮观漂亮(如图片37)。05年8月，加拿大国家住房部长访华时专程来到温哥华森林，在Glulam柱子下留影，赞叹不已。图片37：重型大跨度木结构Glulam再说说木结构房屋的工程竣工验收。现代木结构建筑施工技术虽然在欧美已发展了100多年，技术已相当成熟，但在国内还属新生事物，尤其是政府建设行政主管机关(建委、消防局、质监站)的工作人员，对此几乎完全陌生。这需要我们做大量沟通解释工作，主动提供资料，讲解规范，请他们到现场与美加籍专家交流，带他们到木制品加工企业参观工作流程，邀请他们参加加拿大木业协会(Canada Wood)和美国林业及纸业协会(AF&PA)举办的各种专题讲座和推广活动。但是由于观念的差异和规范的空白，使得在北美的某些认为是正常正确的做法在国内做起来很困难。例子一：本项目的质量监督师提出必须做一榀屋架整体加压破坏试验以确定屋架强度是否达到设计要求，在北美只是研究机构为获取经验数据才做此种试验，施工现场无需做，只要屋架验收时严格检查是否按设计图纸加工即可，况且在国内尚无机构能做这个试验！最后还是请出《木结构设计规范》编制专家组的成员专门作出解释才算是通过这一关。例子二：木结构施工通常是先制作墙体、搁栅和屋架，安装完成后再在墙骨、搁栅和屋架里穿设各种管线，只有柔性的PVC线管才能顺利完成，这在北美规范里毫无问题。但是国内的电气规范规定敷设在可燃材料里的强电线管必须是金属管，而《木结构设计规范》里对这一点没有提及，只是模糊地说道本规范没有覆盖的做法按国内有关规范执行。金属管无法弯折，在墙体、搁栅和屋架里穿设无法操作。最后还是专家组的书面解释让消防局和质监站同意了我们使用阻燃PVC线管。尽管困难丛丛，我们还是通过不懈地努力将一二三期的全木结构房屋和木结构屋顶房屋以及公建Glulam通过了消防验收和质监站验收，拿到了房屋竣工备案表。温哥华森林通过成功建造木结构建筑，引起了美加两国有关政府机构和媒体的高度关注，温哥华森林成为了在北京的木结构学术交流的中心之一，CanadaWood和AF&PA经常组织业界人士到现场参观，他们在中国的专家组成员也经常在现场给我们的技术人员予以指导。CMHC更是经常把加拿大国内重量级访华官员带到现场参观，加拿大《环球时报》以一篇《远离家乡的家园》的报道让温哥华森林在加国名声远扬。我们项目的领导和成员也频频被邀请到加拿大使馆和各种专题讲座上进行交流，温哥华森林成了首创置业对外展示和交流的窗口。我本人在分别在05年4月、06年11月、07年6月应邀在CanadaWood组织的有国家建设部、建设行业协会、设计单位和开发企业领导和专家参加的木结构建筑推广会上做了题为《木结构建筑在房地产开发中的实践》的演讲，取得不俗反响。在首创温哥华森林的日子里，我由一个木结构的门外汉逐渐锻炼成长为他人眼中的"木结构专家"，这是我人生最难忘的经历和最宝贵的财富。特别声明：1：资料来源于互联网，版权归属原作者2：资料内容属于网络意见，与本账号立场无关3：如有侵权，请告知，立即删除。