Полное руководство по деревянному каркасному строительству жилых зданий

Быстрый ответ: что включает в себя строительство деревянного каркаса

Деревянно-каркасная конструкция является доминирующим методом строительства жилых домов в Северной Америке с использованием структурного каркаса из размерные деревянные стойки, балки, стропила или фермы для формирования стен, полов и крыш. Подавляющее большинство частных домов и малоэтажных многоквартирных домов используют каркас платформы , где каждый этаж построен как отдельная платформа, наложенная поверх нижнего, с использованием стандартных Шпильки 2x4 или 2x6, расположенные на расстоянии 16 или 24 дюйма по центру. .

Этот метод остается популярным, потому что он экономически эффективен, быстро строится и достаточно гибок, чтобы вместить практически любой дизайн , при этом при правильном проектировании он по-прежнему соответствует требованиям структурных, пожарных и энергетических норм. В разделах ниже описаны основные методы каркаса, структурные компоненты, нормы и факторы стоимости, которые необходимо понять, прежде чем начинать проект жилого дома с деревянным каркасом.

Каркас платформы против каркаса воздушного шара

Почти во всех современных жилых домах используется платформенный каркас, но понимание альтернативы — воздушного шара — помогает понять, почему отрасль отошла от него.

Каркас платформы

Каждый этаж построен как независимая платформа, при этом стойки стен проходят только по высоте одного этажа, прежде чем поверх него будет построена платформа следующего этажа. Этот подход быстрее построить, безопаснее для рабочих поскольку каждый этаж обеспечивает стабильную рабочую платформу и создает естественную противопожарную защиту на каждом этаже, поскольку сама платформа пола блокирует распространение пламени между этажами.

Обрамление Воздушных Шаров

Старый метод, при котором стойки стен непрерывно проходят от фундамента до крыши на нескольких этажах. Хотя такая конструкция уменьшает проблемы оседания древесины, связанные с усадкой, она создает сплошные полости для стоек, которые позволяют огню быстро распространяться между этажами если только он не заблокирован должным образом от огня, поэтому с середины 20 века в новом строительстве его почти полностью заменил каркас платформы.

Основные структурные компоненты

Здание с деревянным каркасом опирается на несколько взаимосвязанных структурных систем, каждая из которых имеет свои собственные требования к размерам и расстоянию.

Помимо этих основных элементов структуры, структура также опирается на обшивка (обычно OSB или фанера) для обеспечения боковой (сдвиговой) прочности против ветра и сейсмических сил, а также правильно спроектированного фундаментное соединение использование анкерных болтов или удерживающего оборудования для предотвращения подъема и бокового смещения во время сильного ветра или землетрясений.

Каркас стены 2x4 против 2x6

Одним из наиболее распространенных ранних решений при проектировании деревянного каркаса жилого дома является размер стоек, который влияет как на несущую способность конструкции, так и на энергетические характеристики.

• Каркас 2х4: Традиционный стандарт, обеспечивающий достаточную несущую способность для большинства одно- и двухэтажных домов при минимальных затратах на материалы. Полость стены обычно удерживает Изоляция от R-13 до R-15 .
• Каркас 2х6: Встречается все чаще, особенно в холодном климате, поскольку в более глубокой полости стены размещается Изоляция от R-19 до R-21 , повышение энергоэффективности. Это также позволяет во многих случаях использовать расстояние между шпильками 24 дюйма, что потенциально компенсирует часть дополнительных затрат на материалы за счет уменьшения количества шпилек.

Многие энергетические нормы в более холодных регионах теперь фактически требуют каркаса 2x6 или эквивалентных стратегий непрерывной изоляции для удовлетворения минимальных требований к R-значению стен, что делает это не дополнительным обновлением, а скорее решением, основанным на нормах, в зависимости от климатической зоны.

Структурные соображения: пути нагрузки и боковое сопротивление

Помимо простого удержания крыши, правильно спроектированное деревянное каркасное здание должно безопасно передавать на фундамент несколько типов сил.

Гравитационные нагрузки

Прямой нисходящий путь веса от крыши к стенам и фундаменту, включая мертвые грузы (собственный вес здания) и живые нагрузки (жилые люди, мебель, скопление снега).

Боковые нагрузки

Ветер и сейсмические силы толкают конструкцию вбок, что требует сдвигать стены — секции стен скреплены структурной обшивкой и специальными гвоздями — для предотвращения расшатывания. В зонах с высокой сейсмичностью или сильным ветром прижимное оборудование закрепляет эти стены, работающие на сдвиг, непосредственно к фундаменту, чтобы предотвратить смещение или опрокидывание всей конструкции под действием боковой силы.

Это область, где работа с лицензированный инженер-строитель имеет наибольшее значение, поскольку расчеты боковой нагрузки значительно различаются в зависимости от региона: дом в прибрежной Калифорнии сталкивается с совсем другими требованиями сейсмической инженерии, чем дом на Среднем Западе, где в первую очередь возникают проблемы с ветровой нагрузкой.

Классификации пожарной безопасности и строительных норм и правил

Здания с деревянным каркасом подпадают под определенные классификации типов конструкций в Международном строительном кодексе (IBC), которые определяют ограничения по высоте и площади на основе огнестойкости.

Для большинства частных домов стандарт Конструкция типа V-B применяется без каких-либо специальных требований к пожарной безопасности, помимо стандартных минимальных норм, таких как детекторы дыма и, во многих юрисдикциях, спринклерные системы пожаротушения. Однако многоквартирные деревянные каркасные здания часто требуют Огнестойкие сборки в течение 1 часа между блоками, обычно достигается с помощью дополнительных слоев гипсокартона и огнестойких стеновых конструкций.

Управление влажностью и долговечность

Здания с деревянным каркасом особенно уязвимы к разрушению, связанному с влажностью, если они не детализированы должным образом, что делает управление влажностью критическим фактором при проектировании, а не второстепенным вопросом.

• Погодостойкие барьеры (обертка дома): Устанавливается за внешней облицовкой для блокирования скопления воды и обеспечения выхода пара.
• Мигание на окнах, дверях и пересечениях крыш: Критические точки отказа, где чаще всего начинается проникновение воды
• Зазоры в дождевой сетке: Вентилируемое воздушное пространство за облицовкой, которое все чаще используется в более влажном климате, чтобы позволить случайной влаге стечь и высохнуть.
• Пороги, обработанные давлением: Требуется в месте соединения фундамента, где деревянный каркас соприкасается с бетоном, поскольку это соединение особенно склонно к впитыванию влаги.

Проблемы с влажностью, если оставить их без внимания, могут привести к гниение древесины, рост плесени и разрушение конструкции это значительно сокращает срок службы здания, делая правильную детализацию во время строительства гораздо более рентабельной, чем восстановление после свершившегося факта.

Сейсмические и ветровые характеристики

Здания с деревянным каркасом на самом деле неплохо справляются с сейсмическими явлениями по сравнению с более жесткими типами конструкций, поскольку естественная гибкость древесины позволяет конструкциям поглощать и рассеивать сейсмическую энергию вместо того, чтобы передавать его напрямую через жесткую рамку. Это одна из причин, по которой деревянный каркас остается доминирующим методом жилищного строительства даже в регионах с высокой сейсмичностью, таких как Калифорния и Тихоокеанский Северо-Запад, при условии, что в конструкцию заложена правильная конструкция стен, работающих на сдвиг, и удерживающее оборудование.

Требования норм часто требуют защиты от ветра, особенно в регионах, подверженных ураганам. ураганные галстуки или зажимы соединение ферм крыши с верхними плитами стен, предотвращение разрушения крыши во время сильного ветра — относительно недорогое дополнение к оборудованию, которое значительно улучшает ветровые характеристики конструкции.

Ожидаемые затраты на деревянное каркасное строительство

Для типичного Дом на одну семью площадью 2000 кв. футов , затраты на структурный каркас обычно находятся между 50 000 и 80 000 долларов , что примерно представляет 15-20% от общей стоимости строительства перед учетом внутренней отделки, механических систем и работ на объекте.

График строительства

Одним из самых больших практических преимуществ деревянного каркасного строительства является скорость. Конструктивный каркас типичного дома на одну семью — от фундамента до обшивки крыши — обычно занимает 4-8 недель , значительно быстрее, чем бетонная или каменная конструкция сопоставимого размера. Это преимущество в скорости усугубляется в крупных проектах: многоквартирные дома средней этажности с деревянным каркасом часто можно построить с каркасом. на 20-30% быстрее чем эквивалентные стальные или бетонные конструкции, что напрямую приводит к снижению затрат на финансирование строительства для застройщиков.

Общие структурные проблемы, на которые следует обратить внимание

Провисающие или прогибающиеся полы

Часто возникает из-за недостаточного размера балок для пролета, чрезмерных точечных нагрузок (например, от тяжелой ванны или фортепиано) или из-за ослабления древесины с течением времени из-за влаги. Для решения этой проблемы обычно требуется добавить спаренные балки или дополнительные опорные балки под пораженной областью.

Растрескивание стен или оседание

Незначительные трещины оседания являются обычным явлением в первый год, когда пиломатериалы высыхают и приспосабливаются, но продолжающиеся или ухудшающиеся трещины могут указывать на движение фундамента или неправильное распределение нагрузки, что требует проверки инженером-строителем.

Повреждения от влаги в местах проникновения в стены

Чаще всего встречается вокруг окон, дверей и пересечений стен крыши и стен, где оклад был неправильно установлен или со временем вышел из строя. Регулярный внешний осмотр, особенно после сильных штормов, помогает выявить эти проблемы до того, как они вызовут серьезное структурное гниение.

Контрольный список планирования для жилых проектов с деревянным каркасом

• Метод каркаса (каркас платформы), подтвержденный как соответствующий высоте и конструкции здания.
• Размер шпильки (2x4 вместо 2x6), выбранный в соответствии с требованиями энергетического кодекса климатической зоны.
• Завершено проектирование конструкции для обеспечения устойчивости к боковой нагрузке, характерной для местной сейсмической/ветровой зоны.
• Подтверждены требования к огнестойкости для классификации типа строительства, особенно для многоквартирных проектов.
• Детализация управления влажностью (оклады, погодные барьеры, дождевые экраны) с учетом местного климата.
• В комплект поставки включены крепления для защиты от ураганов или сейсмостойкое оборудование, если этого требуют местные правила