我们在框架房屋现在,但是我们构建它们的方式非常低效。效率低下是因为我们使用了太多的木材。太多的木材不仅会增加你的木材账单,而且还会浪费能源,因为更多的木材意味着更少的空间绝缘。你可以用40%的木材建造一座非常坚固的房子,并将墙壁的r值提高50%。
马萨诸塞州韦斯特福德市建筑科学公司(Building Science Corp.)的联合创始人约瑟夫·莱斯蒂布雷克(Joseph Lstiburek)撰写了这篇文章。,你会了解到高效的框架技术在这些事实和数字背后。此外,在文章的插图中探索用高效框架技术建造的房屋的骨骼。下载PDF(在页面底部的链接)阅读完整的文章,有关于地震和飓风地区的预防措施的侧边栏,以及如何建造插入剪切板的教程,这是由作者的美国建设团队与陆军工程兵团共同开发和测试的。
框架的未来就在这里
早在20世纪70年代,作为一名学习能源效率的年轻工程专业学生,我想知道,“当石油价格翻倍时,我们现在建造的墙是聪明还是愚蠢?”
答案很明显:他们会看起来很蠢。从那时起,我开始探索墙壁的未来。与好莱坞在《毕业生》中的建议相反,未来不是塑料。现在是塑料。未来是木材(实际上,它是纤维素,木材的材料),而未来就是现在。这对美国来说是个好消息,因为我们是纤维素界的沙特阿拉伯。沙特阿拉伯有沙子和石油;我们有泥土和纤维素。油是不可再生的,但纤维素生长在树上。
未来在于更好的木制品和更好地利用这些木制品。OSB、工程梁和工字梁已经是常见的产品;在未来,我们将会得到更多这类产品。为了简单而优雅地使用所有这些“工程纤维素”,我们需要说服成千上万的建筑商,他们现在的建造方式不再有意义。欢迎来到我的世界。
如今,人们正在建造更智能的墙
作为美国能源部建设美国计划(www.buildingamerica.gov),我们的团队专注于房屋的未来。我们的目标是一个负担得起的“净零”房子(生产和消耗一样多的能源),由生产建筑商在没有额外成本的情况下建造。我们的目标日期是2020年,但我认为我们可以提前完成。
为了实现负担得起的净零排放房屋的目标,我们主要关注的是外壳。未来的外壳将非常像今天最好的外壳,使用泡沫护套,房屋包装和喷雾隔热。但未来的材料将更加智能(稍后会详细介绍),框架冗余将不复存在。
我们工作中最简单的部分是弄清楚建筑商应该如何构建房屋(参见我们的互动图表)。30年前,NAHB研究中心开发了最优价值工程(OVE),通过省略不必要的木材来降低房屋成本。OVE框架将托梁、螺柱和椽间距增加到24英寸;将门窗放置在螺柱布局上;并要求框架成员排队(或堆叠)直接荷载传递。再加上更好的隔热细节,这些同样的智能框架策略也可以降低房屋供暖和制冷的成本。
堆栈帧简化了加载路径
将框架成员直接排列在彼此的顶部应该不是什么大事,但显然这是因为许多建筑商不这样做。堆栈框架使一切变得更简单。强风、地震和高雪负荷地区的连接更容易详细说明,当楼板框架间距更远时,机械更容易运行。
你有更少的洞要钻,更多的空间来工作。老派的建筑商可能会争辩说,24英寸的框架。中心制造有弹性的地板,但如果你用胶水和螺丝粘合更厚的护套,你可以有一个吱吱声和无弹性的地板。较厚护套的额外成本被较低的地板框架成本所抵消。不幸的是,堆栈框架需要规划。问题就在这里。
设计房屋要有效地利用材料
因为很多材料都是8英尺长的。我们应该在基本尺寸中考虑到这个事实。我们还应该把门窗滑动到最近的栓钉上。作为一个假设的练习,让我们用OSB和木钉设计两个棚子。一个是8英尺× 8英尺,另一个是7英尺× 7英尺。材料清单和材料的总成本是一样的。求出8英尺每平方英尺的成本。舍德,除以64。7英尺的每平方英尺的成本。舍德高了25%因为我们现在除以49。哪一个建造起来更快? And which one needs a Dumpster? A 23-ft. 6-in. size makes no sense to anyone except town planners, architects, and designers. If carpet comes in 12-ft.-wide rolls, it is dumb to have a bedroom 12 ft. 4 in. wide.
木头移动时,干墙就会开裂
用丹麦著名木工和家具制造商Tage Frid的话来说,“木头会动”。干墙不喜欢移动。它更喜欢破裂。你把石膏板和木头连接得越多,石膏板的裂缝就越多,除非你让石膏板弯曲。
还记得由桁架隆起引起的干墙裂缝吗?解决方案是让边角漂浮起来:让木头移动,让石膏板弯曲。同样的理论减少了干墙在墙体交叉处的裂缝,节省了一捆钉。但不要只相信我的话。证据是这样的:当我们在美国建筑公司的一个分部与芝加哥的生产建筑商一起使用带有浮动角的智能框架时,我们减少了50%以上的干墙裂缝。
因为这个建筑商每年建造1000套房子,他每年的服务费用节省了大约50万美元。为了使胶合板或OSB具有抗剪强度,钉子必须离面板边缘足够远,以免在受力时撕裂面板。有了双顶板,面板可以坐与底板齐平,仍然有很多“肉”钉入在顶部。典型的8英尺高的单顶板就不是这样了。1。墙框架。事实上,它根本不起作用。
传统的解决方案是对角支撑,要么在墙框架的表面钉上金属带,要么在墙柱上放一个1×4。另一种解决方案是商业上可用的插入式剪切板,由于地震活动频繁,这种方法在西海岸很受欢迎。我们接触的剪切板制造商都没有兴趣修改
智能框架的专有系统,但陆军工程兵团。我们共同开发了一种用于2×6 24-in的嵌套剪切板。在中心框架上(侧边栏右侧)。这种面板将在市场上出售(www.tamlyn.com),但其设计和工程也适用于网站构建的应用程序。
未来会怎样?
在未来,建筑材料将更加努力地工作。如果墙壁湿了,泡沫护套会选择性地通过水蒸气。房屋包装材料会根据朝向、季节和气候的不同而改变其特性。弹道屋膜将保护房屋免受地震和飓风地区的炮弹袭击。但如果没有智能建筑,智能材料就无法发挥其潜力。为什么没有更多的房子建得更智能?因为它是不同的。
我们所拥有的是一个低效的框架系统,而我们却都在非常高效地运作着。我们需要重新关注一个更有效的系统。过渡可以分阶段进行,以减少学习曲线,但仍然需要大约10个房屋的框架工作人员顺利执行。如果你想改变,你就会改变;但随着目前的建筑热潮,所有的东西都卖得很快,没有动力放慢你的系统。当繁荣消退时,变革就会发生。当然,每桶65美元的油价也有帮助。
Joseph Lstiburek, Ph.D., p .;他是马萨诸塞州韦斯特福德建筑科学公司(Building Science Corp.)的联合创始人。丹尼尔·s·莫里森拍摄。有关更多信息,请参阅EEBA构建器指南,www.eeba.org;NAHB研究中心,www.toolbase.org,搜索“爱”;www.buildingscience.com,搜索“案例研究”和“剪切面板”。