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木(mù)屋特性 抗震 防火 防潮 防蚁

时间11:2020-04-10

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抗 震 北美式木(mù)框架建筑的一个已被证实的特点是其在地震中极好的生命安全性能(néng)。与其它形式的房屋建筑相比,平台框架式木(mù)房屋是地震时最安全的地方之一。按照最新(xīn)的法规设计并构造地震带中所有(yǒu)的建筑物(wù)是很(hěn)重要的。

在过去的50年中,我们对由地震造成的风险以及在地震时生存能(néng)力的认识都得到了提高。但与此同时,人口的急剧上升和城區(qū)密度的不断增長(cháng)也增大了人类的地震风险。

地震是地质板块在移动中能(néng)量的突然释放。世界上有(yǒu)些地方,如北美的西海岸,是地震高危地區(qū)。那里的建筑物(wù)必须抵抗很(hěn)强的地震力。这些地震力取决于地震的强度、震源的遠(yuǎn)近、造成地震的地质活动的类别,以及给定建筑物(wù)周边的地质状况。

1995年日本神户地震,图后景為(wèi)三幢未受

损坏的现代式木(mù)框架建筑物(wù),前景為(wèi)倒塌的老式建筑物(wù)。

每种结构都有(yǒu)其独特的特征,例如刚性和强度,因而对地震力的反应也不同。地震使一栋建筑物(wù)水平和垂直晃动。水平力又(yòu)称為(wèi)横向力或剪力,它是对抗震设计的真正挑战。

作為(wèi)一种结构材料,木(mù)材在地震性能(néng)表现上明显优于其它材料。木(mù)材质硬且量轻,因而地面加速度在木(mù)建筑物(wù)上所产生的能(néng)量没有(yǒu)其它建筑物(wù)大。木(mù)框架系统的另一个额外优势是其柔韧性优于其它材料,可(kě)以吸收并消散能(néng)量。

木(mù)材在北美用(yòng)于建筑时,几乎总是被用(yòng)于称為(wèi)平台式或西部式框架的轻型框架风格的房屋中。在这种建筑中,木(mù)构件细小(xiǎo)、尺寸规范、间隔紧密。楼板一次只建一层,因而每层楼板就成了建在其上的新(xīn)楼板的建筑平台。大多(duō)数的框架由三个部分(fēn)组成:构成墙壁骨架的垂直墙骨;构成楼板的水平托梁;支撑屋顶的椽架或桁架。当墙由斜撑木(mù)板条或轻质木(mù)制复合板而形成墙體(tǐ)覆面,它便具有(yǒu)了横向抵抗力,并进而形成了一个剪力墙系统 轻质、高强、且建造效率高。所有(yǒu)部件共同支撑起建筑物(wù)。

轻型框架木(mù)结构开始于100多(duō)年前的北美。長(cháng)时间以来,无论在建筑物(wù)性能(néng)表现上还是在装配它的行业技艺上,其业绩已得到公认。北美各地的许多(duō)本世纪初建造的木(mù)结构便是这种系统可(kě)靠性的有(yǒu)力证明。 这种北美系统在其它地區(qū)也证明有(yǒu)同样好的表现。毁坏性最大的近代地震之一是1995年的日本神户地震。这场里氏6.8级、使6,000人丧生、财产损失超过1000亿美元的地震对所有(yǒu)多(duō)次受到严重的横向和竖向地震力的建筑物(wù)来说都是一次残酷考验。在这场地震中,以传统日本式梁柱风格建造的较旧房屋都被摧毁。以北美抗震标准建造的新(xīn)房屋则几乎未受影响。

全國(guó)木(mù)产品研究机构研究了过去40余年世界上主要地震中将近50万栋木(mù)结构的表现,并于最近公布了可(kě)靠的数据。研究表明无论其新(xīn)旧如何,北美式木(mù)框架建筑在地震中表现良好。在调查的7次地震中,总共只有(yǒu)34人因為(wèi)平台框架建筑损坏而丧生。相比之下,1999年的土耳其地震摧毁了在建筑中广泛使用(yòng)砖石和混凝土的區(qū)域,造成了40,000丧生。这并不是说砖石和混凝土不适合用(yòng)于地震带,但是,这些建筑系统要求特别注意遵守设计和建筑标准,以达到良好的抗震能(néng)力。而木(mù)制系统的要求则比较宽松。

调查报告表明在地震中倒塌的北美式木(mù)建筑非常少。观察到的為(wèi)数不多(duō)的几处倒塌一般是由于多(duō)层建筑中一楼脆弱所致。许多(duō)现代房屋在其一楼外墙上有(yǒu)很(hěn)大的开口(用(yòng)于大窗户、露台门、車(chē)库门),无论是什么样的建筑,开口都会削弱这些墙壁的强度。在设计和建造中从工程學(xué)角度做出适当判断、并仔细遵循最新(xīn)房屋法规和标准可(kě)消除一楼脆弱的问题。

无论是新(xīn)建筑还是对现存建筑翻新(xīn)使其达到现行标准,良好的抗震设计应包括以下几点关键特性。

特别注意潜在的一楼脆弱问题 在稳定地面上建立牢固的地基墙壁与地基紧密接合 主要墙壁中的横向抵抗力,包括脚凳墙(这些是介于地面和一楼之间的矮墙,它们形成一个管線(xiàn)空间或底层墙壁的一部分(fēn))其它木(mù)部件与墙骨间的恰当钉合,没有(yǒu)一栋建筑可(kě)以做到完全防震,但是良好的抗震设计会将结构损坏减少到最低限度,最重要的是,它会在大地震发生时保护居住者的生命。最佳抗震效果的取得有(yǒu)赖于遵循现代房屋法规和标准,在建造大型或复杂建筑物(wù)时需请专业结构工程师帮助。

防火 木(mù)结构别墅的防火性能(néng)取决别墅中用(yòng)于构成屋顶、墙壁和地板的建筑材料及其它相关部分(fēn)的整體(tǐ)装修材料。木(mù)结构别墅由于采用(yòng)了结构上的全封闭和内墙壁的石膏板装修,所以其防火性能(néng)和砖石或钢混的住宅的防火性能(néng)一样。石膏板不仅能(néng)自然调节室内外的湿度,同时也是极好的阻燃材料。据资料介绍1991年12月14日在日本对一栋北美木(mù)结构别墅进行了在大地震状况下的火灾破坏试验。试验中模拟发生大地震,摇晃房屋,然后在室内外人為(wèi)制造火灾。该试验木(mù)制别墅表现了极好的防火性。在一屋子失火的情况下,火势要经过45分(fēn)钟才会蔓延到二层。而传统的房屋在10分(fēn)钟就会被大火包围。这主要归功于有(yǒu)耐火性能(néng)强的石膏板墙板和天花(huā)板、别墅内地板和木(mù)结构的密封结构状态,阻止了火焰的迅速漫延。从而使人们有(yǒu)更多(duō)逃生和灭火的机会。专家火灾损失统计数据表明,木(mù)结构建筑物(wù)与其他(tā)所有(yǒu)建筑物(wù)一样安全。防火安全并不完全取决于单个材料的性能(néng),它更取决于整个系统的耐火性能(néng)。虽然接触火焰时木(mù)材会着火,但现今木(mù)结构别墅中皆放置耐火的石膏板。与其单个部件不同,这一墙體(tǐ)组合耐火能(néng)力极强。材料不燃烧并不意味着它在火灾中安然无事,知道这一点很(hěn)重要。例如,钢在大多(duō)数规范中被归类為(wèi)不可(kě)燃材料,但是在建筑物(wù)火灾所产生的高温下它会灾难性地丧失其结构完整性。一个钢质主梁的破坏时间可(kě)能(néng)会遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于其相应的木(mù)制系统。在建筑物(wù)中安装烟雾侦测器或喷洒器系统,以预防在我们的生活方式中存在的火灾隐患。

防 潮 人们通常误认為(wèi)水是木(mù)材的敌人。情况并不是这样。在多(duō)雨或潮湿地方的木(mù)造建筑物(wù)可(kě)以有(yǒu)長(cháng)期的、毫无问题的性能(néng)表现。关键在于在设计和建造以木(mù)材為(wèi)基础的建筑产品时懂得如何处理(lǐ)水份。

木(mù)材与水

首先,水并不损害木(mù)材。然而,它维持喜好木(mù)材的生物(wù)(白蚁、真菌及蚍蜉)的生存。事实上,与其它常用(yòng)建筑材料相比,如熟石膏板、干墙、非木(mù)质地板覆盖材料、吸声天花(huā)板磁砖及室内陈设,木(mù)材更不容易因為(wèi)偶尔浸湿而受到永久损坏。一般来说,一栋建筑物(wù)中唯一需要完全防潮的部分(fēn)是建筑物(wù)外壳,特别是屋顶薄膜 ―― 它应尽可(kě)能(néng)排水,但在 蓄水时需保持防水性能(néng)。如果建筑物(wù)面层可(kě)以很(hěn)好地排水,那么我们可(kě)以相信建筑物(wù)中的其它建筑部件则不一定需要防水。 木(mù)材自然地吸收并释放水分(fēn),以保持与其环境的平衡。在建筑物(wù)外壳完好无损的建筑物(wù)中,木(mù)材可(kě)能(néng)遇到的唯一一种潮湿是水蒸汽。这种无色无味的气體(tǐ)总是少量地存在于空气之中,对木(mù)材来说这并不是问题。只是当木(mù)材接触到液态水的时候,危险才会出现。但即使在这种情况下,木(mù)材仍可(kě)以安全地吸收大量水分(fēn),而不会达到维持腐蚀菌生存的含水率。

含水率(MC)测量的是一块木(mù)材中含有(yǒu)多(duō)少相对于木(mù)材本身重量的水份。我们计算含水率的方法是用(yòng)木(mù)材在完全干燥时的重量除给定木(mù)材样本中水的重量。 200%的含水率意味着一块木(mù)材中水的重量是 木(mù)材重量的两倍――换句话说,它有(yǒu)2/3是水。

应该记住19%和28%这两个数字。如果木(mù)材的含水率等于或小(xiǎo)于19%,那么木(mù)材被认為(wèi)是干燥的。木(mù)材的含水率在28%时达到纤维饱和,纤维饱和是干缩和腐烂的基准点。纤维饱和的木(mù)材,其细胞壁容纳了它们所能(néng)容纳的最大量的水。由于没有(yǒu)自由水分(fēn),所以腐蚀生物(wù)不能(néng)生長(cháng)。此外,因為(wèi)木(mù)材只有(yǒu)在水进入或离开其细胞壁时收缩或膨胀,纤维饱和也表示了木(mù)材干缩的极限。木(mù)材的含水率超过28%时不会改变其體(tǐ)积。木(mù)材的含水率将最终稳定下来,其含水率在室内将稳定在8%到14%,在室外為(wèi)12%到18%。这使木(mù)材起到自然湿度调控器的作用(yòng)。木(mù)材向干燥的空气中释放湿气,又(yòu)从潮湿的空气中吸收湿气。

木(mù)材以以上方式改变含水率的同时也稍稍改变其體(tǐ)积――木(mù)材的含水率从28%-19%下降时的干缩程度最大。通过購(gòu)买在监控状态下预烘干至 19%含水率的木(mù)材,就可(kě)以避免绝大多(duō)数的體(tǐ)积变化。烘干木(mù)材在很(hěn)大程度上保持其放置时的尺寸,因而将完工的房屋中尺寸突变降低到最小(xiǎo)。

当木(mù)材受潮过久时

木(mù)材是一种天然的、可(kě)生物(wù)降解的材料。然而,生物(wù)对它的噬食通常必须有(yǒu)水才行。例如,白蚁就需要湿气才能(néng)生活。 木(mù)材腐烂和腐坏的原因在于真菌――它们既不是植物(wù)又(yòu)不是动物(wù)、而是一种通过孢子繁殖 的生物(wù)。真菌孢子总是存在于空气中,所以腐烂可(kě)开始于任何时候,只要气温(更关键的是含水率)达到其临界点。在一般的建筑服務(wù)中,木(mù)构件的温度和含水率遠(yuǎn)低于供腐蚀菌生長(cháng)的安全界限。只有(yǒu)在建筑物(wù)损坏而使大量的水进入建筑物(wù)配件时木(mù)材才出现腐烂危险。

虽然有(yǒu)几种真菌在木(mù)材上生長(cháng),但只有(yǒu)少数会摧毁它。偏好硬木(mù)的白色腐蚀菌使木(mù)材呈漂白及卷须状。棕色腐蚀菌喜好软木(mù):它们使木(mù)材看起来呈深黑色、其裂纹形状呈立方形。在某些情况下,这两种真菌生長(cháng)迅速,可(kě)能(néng)会很(hěn)快影响到木(mù)制品的外观及强度。

关于术语的最后一点说明。人们错误地将干腐这一术语用(yòng)于一切木(mù)材腐烂,也许因為(wèi)木(mù)材腐烂后看起来很(hěn)干枯,而且破坏发生后没有(yǒu)迹象显示有(yǒu)过量水。记住:如果有(yǒu)腐烂出现,一定在某处有(yǒu)潮湿问题。

借木(mù)材生長(cháng)的其它种类的真菌包括:霉菌、污染菌以及软性腐蚀菌。前两种对建筑物(wù)不会构成问题。然而,霉菌可(kě)以借助一系列的有(yǒu)机基质在建筑物(wù)中生長(cháng):食物(wù)、漆料、木(mù)材、纸张、纺织品甚至灰尘,而不仅仅是木(mù)材。这些生物(wù)引起表面污迹、气味以及偶尔使人发生过敏反应。这些生物(wù)最好被看作指示标记。虽然它们并不对木(mù)材造成重大结构破坏,但它们的存在暴露了需要处理(lǐ)的潮湿问题。

建造耐久的木(mù)建筑

在全世界各种气候条件下都可(kě)以发现经久耐用(yòng)的木(mù)建筑。在多(duō)雨地區(qū),历史性的建筑风格通常包括排水的构件,如深度悬挑及斜面屋顶。这些凭直觉的设计特点很(hěn)好地保护了其下面的、与几乎所有(yǒu)建筑材料一样需保持干燥的木(mù)框架。

现代建筑物(wù)可(kě)能(néng)包含许多(duō)对防水构成挑战的特点:屋顶穿孔、多(duō)窗户、平屋顶以及复杂的建筑外形。為(wèi)了做到防雨,必须对这些设计构件的细节进行仔细研究及构筑。建筑法规及标准一般将天气保护方面留给设计师及建造商(shāng)处理(lǐ)。当每个参与建造及拥有(yǒu)此一结构的人都遵循良好的工作惯例,那么木(mù)建筑就会表现出色。

雨水是应控制的最重要的液态水来源;但是管道漏隙也会引起麻烦,发现后应立即进行修缮。水蒸汽也可(kě)以是建筑物(wù)中潮湿问题的来源。虽然蒸汽是气體(tǐ),但当它接触到冷的表面时就会凝结回液體(tǐ)。这就是為(wèi)什么抽水马桶的外部会有(yǒu)水。在冷天时,温暖的室内空气穿过墙壁缝隙遇到外面墙层时会变冷,这会使水蒸汽在墙内凝结。在热天时,空调房间内潮湿的空气反过来也能(néng)引起同样的问题。尽管潜在的凝结水量很(hěn)小(xiǎo),但建筑设计应该包括预防凝结这一功能(néng)。解决办法是在墙内和屋顶配件内放置一个防潮层:一个以如聚乙烯一样防水蒸汽材料做成的薄膜。建筑法规和标准通常会有(yǒu)根据气候选用(yòng)适宜防潮层方面的指南。

有(yǒu)时木(mù)材受潮是意料之中的 ―― 例如甲板、栅栏以及屋面板。用(yòng)于此目的传统树种包括北美乔柏、黄柏以及红木(mù),它们都含有(yǒu)抑制甚至杀死真菌的天然物(wù)质,因此天生更加耐久。其它树种若以化學(xué)防腐剂进行过防腐处理(lǐ),也可(kě)以用(yòng)于潮湿环境。包括云杉、松树及冷杉的树种一般要经过特别程序处理(lǐ),使抑制真菌的化學(xué)物(wù)质在压力下进入木(mù)材内。经压力化學(xué)处理(lǐ)的木(mù)材对人體(tǐ)无害,具有(yǒu)出色的耐久性,它们一代一代地用(yòng)于甲板、栅栏以及许多(duō)其它露天用(yòng)处。人们运用(yòng)它们已经很(hěn)長(cháng)时间了,这些经化學(xué)处理(lǐ)的木(mù)材安全、而且有(yǒu)效果。

防 蚁 白蚁是噬食纤维素的體(tǐ)小(xiǎo)色淡的昆虫:它们的食物(wù)包括任何由木(mù)材、纸张或纤维造成的东西。白蚁在几百万年前就存在了,它们的历史比人类長(cháng),当然也比人类的建筑物(wù)長(cháng)。然而,虽然白蚁在数字上有(yǒu)优势,但人类却有(yǒu)大脑优势。我们不必将白蚁从地球上灭绝:只要采取预防措施,我们就可(kě)以智胜它们。所需要做的是建筑师、建造商(shāng)和屋主在设计、建造和对建筑物(wù)的長(cháng)期维护方面加倍小(xiǎo)心。

传统对付白蚁的方法主要是依赖土壤化學(xué)品――在建筑物(wù)周围的一圈地上撒满对白蚁有(yǒu)長(cháng)期毒性的物(wù)质。但是,在过去的20年里,随着管理(lǐ)环境的不断改变,"化學(xué)隔?quot;已不再是防白蚁的首选策略。当今,可(kě)以结合其它方法对建筑物(wù)进行防白蚁保护工作。如果在白蚁高危带建造房屋白蚁在世界上许多(duō)气候温暖、潮湿的地方中存在。从房屋设计开始就应请教当地专家并参照地方性建筑法规中防白蚁设计策略指南。

第一道防線(xiàn)是屏障系统

物(wù)理(lǐ)屏障已取代过去的化學(xué)屏障。两种选择是:一种是称作Termi-Mesh TM的纤细的不锈钢网眼,另一种是称為(wèi)屏障沙粒的纤细的像砾石一样的材料。夏威夷和澳大利亚等白蚁活跃地區(qū)都在使用(yòng)这两种技术。屏障沙粒的大小(xiǎo)為(wèi)1.7到2.4毫米――大得使白蚁无法推开,而又(yòu)小(xiǎo)得使白蚁无法挤身而过。许多(duō)人认為(wèi)防蚁板是一种屏障,但是安放在地基的这些条状金属片并不能(néng)挡住白蚁,只是使人们可(kě)以很(hěn)容易的发现它们。 不要在屏障上為(wèi)白蚁搭桥。注意避免有(yǒu)垂悬的树枝接触到房屋,或甚至不要将扫帚把靠在房子上。

清理(lǐ)现场

在开始建造之前,找到并消灭现有(yǒu)的白蚁群體(tǐ)及潜在栖息地。移走树墩、树根和其它埋着及未经处理(lǐ)的木(mù)材。建造过程中,不要将未经处理(lǐ)的木(mù)材埋在土壤里或接触到混凝土。迅速移走所有(yǒu)的混凝土模板、碎木(mù)屑以及其它以纤维素為(wèi)主要成分(fēn)的垃圾。不要将诸如硬纸板箱之类的纤维素材料存放在管線(xiàn)空间内。

设计的建筑应易于检查

外墙防雨层不要低于土壤竣工标高以上150毫米,以便可(kě)以检查到白蚁為(wèi)进入建筑所建的"隐蔽管道"。管線(xiàn)空间也应易于进入以便检查。

使用(yòng)反食胃木(mù)材

白蚁不仅噬食木(mù)材,而且噬食任何以纤维素為(wèi)成分(fēn)的材料。但是利用(yòng)如黄柏、北美乔柏及红木(mù)等耐久树种中存在的天然物(wù)质,或利用(yòng)用(yòng)于防腐处理(lǐ)木(mù)材的化學(xué)品,木(mù)材建筑构件可(kě)以得到保护。设计师可(kě)以规定选用(yòng)经硼酸盐、铬酸盐类砷酸铜(CCA)或含氨砷酸锌铜(ACZA)处理(lǐ)过的木(mù)材,以实现長(cháng)期可(kě)靠的防白蚁能(néng)力,所有(yǒu)这些还可(kě)以防腐烂。

保持无白蚁状态

在長(cháng)期维护的同时增加一点预防措施可(kě)以省去百倍的由白蚁所造成的烦恼。下面是要做的几件事

每年进行一次专业检查。外行人很(hěn)少会极早地发现白蚁或由此带来的破坏。未经处理(lǐ)的木(mù)材遠(yuǎn)离土壤至少0.5米(20英寸)。密封所有(yǒu)入口通道。白蚁可(kě)以挤过一个1.5毫米(1/16英寸)的缝隙。让白蚁栖息地遠(yuǎn)离紧邻建筑物(wù)周围的地區(qū)。清除或重新(xīn)安放埋着的木(mù)材,如树墩、木(mù)柴、碎木(mù)屑、硬纸板箱及植物(wù)。

保持纤维素材料干燥。立即修缮任何屋顶或管道漏隙。

保持屋檐水槽于良好的维修状态。保证它们能(néng)将水疏导到建筑物(wù)以外。保持沙粒或网眼等物(wù)理(lǐ)屏障完好无损。既不要在屏障上放置土壤或覆盖料,也不要让树根在其中生長(cháng)。

消灭白蚁

如果预防措施失败而出现白蚁,不要惊慌――白蚁不会一夜之间毁灭一栋建筑。你仍有(yǒu)时间去寻求专家建议,并且考虑他(tā)们给你的选择。聘用(yòng)专业人士来找到并去除虫穴、关闭入口点、消灭建筑物(wù)内残留的白蚁,并请他(tā)们建议今后如何避免虫害侵扰。

对蚍蜉的一点说明

蚍蜉是不吃木(mù)材的大黑蚁,但它们在木(mù)材中挖洞可(kě)能(néng)会从结构上削弱木(mù)材。同样,最好听取专家意见采取专门行动。因為(wèi)蚍蜉一般偏好软木(mù),它们的存在可(kě)能(néng)表示木(mù)材已经开始腐烂,而这又(yòu)进一步意味着建筑物(wù)中可(kě)能(néng)有(yǒu)潮湿问题。

 

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