我们在这方面非常高效框架房屋现在,但我们的方式是非常低效的。效率低是因为我们用了太多的木材。太多的木材不仅增加你的木材账单,而且浪费能源,因为更多的木材意味着更少的空间绝缘.你可以用少40%的木材建造一个非常坚固的房子,并将墙壁的r值提高50%。
在这篇由Joseph Lstiburek撰写的文章中,他是位于马萨诸塞州韦斯特福德的Building Science Corp.的联合创始人。,你会学到高效的框架技术在这些事实和数字背后。另外,在文章的插图中探索用高效的框架技术建造的房子的骨架。下载PDF(链接在页面底部)阅读完整的文章,附带关于地震和飓风地区的预防措施的边栏,以及如何建造嵌入剪切板的教程,这些都是由作者的美国建筑团队与陆军工程兵团联合开发和测试的。
画框的未来就在眼前
早在20世纪70年代,作为一名研究能源效率的年轻工程专业学生,我就在想:“当石油价格翻倍时,我们现在修建的这些墙看起来是聪明还是愚蠢?”
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,木材的原料),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。石油是不可再生的,但纤维素生长在树上。
未来在于更好的木材产品和更好地利用这些木材产品。OSB、工程梁和工字托梁已经是常见的产品;在未来,我们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的一部分(www.buildingamerica.gov),我们的团队专注于住房的未来。我们的目标是建造一个负担得起的“净零”房屋(生产和消耗一样多的能源),由生产建筑商建造,不需要额外成本。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住房的目标,我们主要集中在圈地上。未来的围护结构将非常像今天最好的围护结构,它们使用泡沫鞘,房屋包装和喷雾绝缘。但是未来的材料将会更加智能(稍后再谈),框架冗余将会消失。
我们工作中最简单的部分是弄清楚建筑者应该如何搭建房屋(参见我们的互动图表)。30年前,NAHB研究中心开发了优化价值工程(OVE),通过省去不必要的木材来降低房屋成本。OVE框架增加托梁,螺柱和椽间距为24英寸;将门和窗放在螺柱布局上;并要求框架的成员被排列(或堆叠)为直接的荷载转移。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。
栈框架简化了加载路径
将框架成员直接排列在彼此的顶部应该不是什么大问题,但显然这是因为许多建造者不这么做。栈框架简化了一切。高风、地震和高雪荷载地区的连接更容易详细说明,当楼板框架间隔更远时,机械也更容易运行。
你要钻的洞更少了,工作的空间更大了。老派的建筑商可能会说24英寸的框架。中心使地板有弹性,但如果你胶水和螺钉厚的护套,你可以有一个吱吱声和反弹无地板。加厚护套的额外成本被地板框架的较低成本所抵消。不幸的是,堆栈框架需要规划。这就是问题所在。
设计房屋要有效利用材料
因为很多材料都是8英尺的。表,我们应该在基本维度中考虑这个事实。我们还应该把门窗推到最近的螺栓上。作为一个假设的练习,让我们用OSB和木钉设计两个棚屋。一个是8英尺乘8英尺,另一个是7英尺乘7英尺。两者的材料清单和材料总成本是一样的。来计算每平方英尺8英尺的成本。舍,除以64。每平方英尺的成本为7英尺。Shed增加了25%因为除以了49。哪一个更快? 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.
当木头移动时,石膏板就会开裂
用丹麦著名木工和家具制造商Tage Frid的话来说,“木头会移动。”石膏板不喜欢移动。它更喜欢破裂。你把石膏板贴在木头上的次数越多,你的石膏板裂缝就越多,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?解决办法是漂浮角落:让木头移动,石膏板弯曲。同样的理论减少了墙体交叉处的石膏板裂缝,节省了一捆钉钉。但不要只相信我的话。这里有证据:当我们在芝加哥的一家生产建筑商的Building America分部使用带有浮动角的智能框架时,我们将干墙裂缝减少了50%以上。
由于这位建筑商每年建造1000套房屋,他每年节省的服务电话费用约为50万美元。对于胶合板或OSB提供剪切强度,钉子必须远离面板的边缘,当受到应力时,它们不会撕裂面板。有了双层顶板,面板可以与底板齐平,仍然有很多“肉”钉在顶部。但对于一个典型的8英尺高的单顶板就不是这样了。1。墙框架。事实上,这是行不通的。
传统的解决方案是对角线支撑,要么是金属带钉在墙框的表面,要么是一个1×4让在墙钉上。另一种解决方案是商业化的嵌入剪切面板,由于地震活动频繁,这种方法在西海岸很受欢迎。我们接洽的剪板制造商没有一个对修改a感兴趣
智能框架的专利系统,但陆军工程兵团。我们共同开发了一个嵌入剪切面板2×6 24英寸。在中心框架(侧栏右侧)。此面板将上市(www.tamlyn.com),但亦会负责网站应用的设计及工程工作。
未来会怎样?
在未来,建筑材料将会更加努力。如果墙壁湿了,泡沫护套会选择性地排出水蒸气。房屋覆盖物会根据方向、季节和气候改变特性。在地震和飓风地区,弹道房屋包装将保护房屋免受炮弹的伤害。但如果没有智能建筑,更智能的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。
我们拥有的是一个效率低下的框架系统,而我们却都在以惊人的效率进行着。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个房子的框架工作人员顺利执行。如果你想改变,你就会改变;但在当前的建筑热潮中,所有东西都卖得非常快,所以没有理由让你的系统慢下来。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,博士,p.g.。他是马萨诸塞州韦斯特福德Building Science Corp.的联合创始人。摄影:Daniel S. Morrison有关更多信息,请参见EEBA Builder Guides,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”。