电话/微信13282000900 咨询QQ 1771444277
美国木屋现状
时间:2020-10-08  浏览:
由于建造木结构房屋能够节省能量和维护生态清洁,所以在许多国家它又重新得到发展。近年来,国外的装配式木结构房屋得到大力推广。不仅在北美,而且在欧洲、斯堪的纳维亚和俄罗斯等地区国家,都广泛利用木材建造房屋。美国每年建造150万栋房屋,其中70%用木材建造。这种房屋在美洲很流行,原因是它同钢筋混凝土房屋比较平均节省费用20%~30%。为了建造单户住宅和3层甚至5层房屋,美国多半采用框架式结构。这时,只有房屋的1/3立面用木材装修,而剩下的2/3立面为沙浆抹墙,用塑料或者金属“薄板”饰面。
在德国、瑞士、法国、英国等西欧国家,也在组织大规模生产木结构房屋,所建房屋多半在小城市。在这些国家,以前只允许建造1层和2层的木结构房屋。现在欧洲标准规定,工业生产的木结构房屋可以建成多层的。过去,芬兰城市里曾只有木结构房屋。现在,这个国家几乎全部郊外的房屋(98%)和几乎全部单户住宅(90%)都为框架结构的木房屋。在芬兰,当建造多层房屋时,如果木材构件符合修改后法律的防火要求,则尽可广泛使用。建造3层和4层房屋,不论是居住用,也不论是商业用途,均用木框架和用木材装饰立面。
现在,芬兰一所大学的建筑系首倡实施“现代化的木头城市”计划,已经在30个地区开展建造不同形式的木结构房屋:在农村建造单层的木结构房屋,在城市建造多层、多户的木结构房屋。

1 木结构房屋的优越性
1.1使用寿命长
在美国,已有百年历史的木结构房屋随处可见,年代最久远的木结构房屋的历史可以追溯到18世纪。如果使用得当,木材是一种非常稳定、耐久的天然可再生的元污染材料。在合理建造和适当维护下,木结构房屋比混凝土建筑物能维持更长的时间。
1.2  冬暖夏凉、节省能源
木材由于独特的物理结构而具有其他结构性建材所不具备的隔热性能。在同样厚度的条件下,木材的隔热值比标准的混凝土高16倍、比钢材高400倍、比铝材高1600倍。采用通常的隔热方法,木结构房屋的隔热效果比空心砖墙房屋高3倍。美国林产品协会的一项研究表明,木结构能够显著降低建筑物在供暖和降温时所消耗的能量。在为期12个月的研究时间内,水泥砖石建筑物的用电量达到4135kW巾,而木结构建筑物的用电量为3182kW·h,节省电能114。
1.3  抗震性强
木结构房屋由于自身的质量小,地震时吸收的地震力也相对较少。木结构的韧性大,对于瞬间冲击载荷和周期性疲劳破坏有很强的抵抗能力,在所有建材结构中,其最具抵抗重力、风力和地震力的能力,这一点在1995年的日本神户大地震中己得到充分证明。
1.4防火
美国林纸协会调查表明:50%以上的房屋火灾,开始于家具和其他建筑物内部物件;火灾中致人死亡的原因,更多的是因为装饰材料等燃烧后产生并迅速扩散的有毒气体。对于木结构房屋,采用石膏板作为木结构的保护层,可以达到l2h的耐火等级。
1.5耐腐蚀
建造木结构房屋木材的平均含水率为17%左右,并经过防腐剂处理,严格独特的施工技术保证其既能有效地防潮,又具有很好的透气性,防止木材腐朽。地基使用屏障系统来阻隔白蚁的人侵,令家居远离其侵扰。
1.6施工标准化
由于木结构房屋的结构件和连接件都是标准化生产,所以减少了施工所需的劳动力,降低了操作强度,节省了劳动成本,提高了施工质量。
1.7扩大了居住空间
木结构房屋的墙体较薄,总厚度一般只有89mm左右,而传统的砖棍结构外墙厚度要达到 240mm,在相同基础面积条件下,可以扩大居住面积10%。
森林木屋别墅


2木结构房屋的构造
木结构房屋的结构形式分为框架式和板式,由温木材或干木材、多层胶合方材、圆木制造。
框架式木房的结构单元是结构锯材制作的承重框架和由人造板或者石膏板制作的硬的外饰面(墙)。建造这种房屋适于家庭居住用。框架式木房lm2建筑面积的工厂制造成本,与同样指标的板式木房比较减少30%-40%,因为材料消耗减少20%,并且施工期缩短2/3-3/4。同板式木房和由整块木料制作的木房比较,在工厂制造的消耗指标和劳动量方面,框架式木房的效率更高。组织框架式木房的工厂化制造,要有简单的木材加工设备和不必太大的生产场所 。
板式结构的木房有别于框架式结构的木房,其结构单元的工厂制造程度更高,这是它的基本特点。墙壁、天花板、屋顶都在工厂制造。在房屋的建筑施工工地上,只是完成最后的建筑安装工原装配护墙板、安装日常生活用装置和设备、涂漆、安装取暖设备和安装供水管网等。板式结构木房用的板材可以是或大或小的预制件。板式结构木房的覆面材料,通常利用木材锯制的“薄板”、塑料或者铝筒、水泥刨花板、定向刨花板和砖。木框架的里面用硬质纤维板或者胶合板加固。组织板式结构木房的工厂化制造,需要专门的装配设备和比较大的生产场所  。
整块木料制造的木房,按所需要原料的形式分为下列几种:用原木制造的木房,即由保持天然原木尖削度的木料制造的房子;由圆柱形木材制造的房子;由湿的或者干的整块木方(镜削的或者不就削的)制造的房子;由多层胶合方材制造的房子。这些类型房子的建筑特点是单位建筑面积成本高达250~600美元。
用原木制造的木房由建设者手工制作,都是散居住宅。俄罗斯现有按散居住宅定货建造原木木房的公司。供永久居住用的、由圆木作围护的木房,安全程度高并且坚固耐久。这种房子在俄罗斯市场上出现于不久之前,是在有了用外国专用设备建造的圆木木房之后。组织生产圆木木房,必须有专门的木材加工设备和很大的生产场所。生产的木房在工厂的预制程度不同。原木的圆柱化在转子型或者车削型的专业机床上实现。转子型机床生产率高,并且能保证圆木加工质量;但是其加工的原木直径不能大于28cm。俄罗斯机械制造业开发的圆柱机床,可以制造建筑标准与规范要求直径(32ram)的圆木。车削型圆柱机床能加工原木的直径达40cm,但其生产率低。由圆木制造木房的关键问题是直径34—40era的原木稀缺。
 
由未干燥、未铣削的整块木方制造的木房,特点是木材用量高,工厂预制程度低,木方的干燥周期长,推迟了建好木房的最终装修。用干燥整块的铣削木方制造木房,需要有木方干燥窑、重型四面铣床、很大的生产场所和未干燥、未铣削的大尺寸(34~40cm)的木方原料。在俄罗斯有了铣削大截面锯材的设备(国产的和进口的)和在长度上胶合锯材的设备之后,由铣削的整块木方或者胶合方材制造的木房得到发展。生产这种的木房,要求操作人员的工艺技能高、熟练,并且要有相应的技术装备。用胶合方材制造木房时,除了要有一般用途的木材加工设备外,还要有专用设各自动控制干燥过程的锯材干燥窑、自动切除缺陷的锯材切割设备、高生产率的纵向铣床、胶合用的冷压机或者热压机、重型的铣削胶合方材型面的纵向铣床、方材角连接用的专用铣床。
用胶合方材建造木房时,为了保证相应的木房生产和建造的生态安全,要采用专用的无毒胶。必须指出,这种形式木房的单位劳动量相当高,导致其价格昂贵,因此它们只为富裕的买主所接受。组织大规模的木房生产时,应该选择其结构形式,并必须考虑使原材料的生态安全性、最后的可行性程度、单位木材用量、使用的可靠性、单位劳动用量、工厂预制程度、生产的技术装备程度等指标值达到最佳的配合。
湖边木屋

3 工厂化木结构房屋的工艺革新
现在,发展多层木结构房屋生产已成大势所趋。在俄罗斯的住房市场上,最受青睐的、大量生产的是廉价的多层木房(主要是对农村卜一用短板材制造的板式结构木房。建造这种木房的基础是木框架和用来作立面的水泥刨花板。建造大型的板式结构木房需要长度达6m的预制板材。大量建造单户型住宅时,用这种结构形式生产工厂化木房。
框架板式结构的木房是最有效的结构,其全套房屋构件是多层结构的夹层板材,用防腐剂处理过的干燥刨光板材作成加强木框架。在预制板材中置有隔绝蒸汽的薄膜。采用人造玻璃纤维等作为有效的保温材料。预制板材用胶合板、水泥刨花板、定向刨花板饰面。墙的外表面最终装饰采用现代装饰材料:木质的或者金属的薄板、饰面砖,也经常采用砂浆。房屋内表面的装饰则根据定货者的意愿选择。这种结构形式的木房质量较小,允许采用轻型基础。在夹层板材绝热性能方面,要符合厚度1.7m的砖砌体和建筑标准与规范的热工要求。
这种结构形式木房的优点是:做好基础后,2~4个工人在两个星期内可建好房子;建房可以在冬季施工;节省能量并生态性指标高;可以保障充分表达房子的建筑艺术;建造房子可以利用小型的机械化装置;一座房子全套木构件的成本总计约100美元/mz,而建造带“拱顶”的房子要近250美元/m:。
德国Weinmann公司制造生产房屋木构件的设备,其设备的复杂程度不同,从细木工装配工作台(手工制造房屋木构件用的基座)到用于工业化批量生产各种形式木房的完全自动化的生产线。该公司研制的工艺,能够保证合理地制造框架板式结构的木房。
德国对木房的建筑质量提出了最高要求:木房的结构强度及其保暖|生能的指标。后者的指标值是购买房屋时要考虑的主要因素之一。“3L”房屋是估价标准:1m2房屋供暖需要燃油3L/h。
现在能用工厂预制木构件建造的不仅是单户型住宅,而且是多层房屋。单户住宅按装配好的方式提供给定货者,房子的外表面可以是砂浆或红砖或者是砖形制品。这种形式的装配木房,表面上与传统的砖房没有区别。购买这种房子考虑的主要因素之一,是同木房制造商保证的预制程度比较,定货者可以约定减少房屋的预制程度。工厂化制造木房有很大的优越性:能保证房屋结构的高质量和可以接受的成本不论用手工或者工业化方式建造木房,木构件可以在全年的任何气候条件下生产,然后在建筑场地上短期完成预制构件的装配。俄罗斯具有充分发达的木材加工工业和巨大的市场,俄罗斯的木结构房屋,不论是住宅或者是生产厂房和公用建筑物,都有很好的前景。由于木房生产的最优化、合理化和标准化,保证可以制造出国际市场上需要 的高质量的产品,也能制造出高质量的国内市场需要的 廉价木房。
紧凑的生产线是合理生产的基础。它由梁加工中心、两个装配工作台和一个多功能加工中心组成 。这条生产线占地面积近1000m2 。单班工作日才,可保证年产50栋房子。需要的投资额是20 50万欧元。安装自动的框架装配站和2个工作台,能保证年制造500栋木房。
建造一座单户型住宅,全套木构件需要近200m梁和各种木结构元件、30m3各种规格板材、约20件门和窗保证建造木房的生态性是非常重要的。居住和建造木房用材料的生态安全性包括下列指标:化学安全性一一释放有害物质的浓度应该小于极限允许值;物理安 全性→→房内不应该有高强度静电磁场源、噪声、振动 和低频声波;生物安全性一一房屋的木构件应该防止在其上滋生真菌和致病细菌,要消除火灾危险。
俄罗斯研制和生产一种木材防腐剂。这种药剂是生态安全的,不含有机溶剂,没有气味,用于房间内装饰木构件的外表面处理。用它处理过的木材可保持其性质和纹理7年。处理木材的方法可以分成深层浸渍和表面涂刷。木材深层浸渍在压力下实现。木材双真空浸渍能保证化学药品深入浸渍到木材内,并长久地保护处理过的木材最简单的木材表面处理方法是冷热槽法和涂刷。双真空浸渍木材时,药剂浸入深度5-6mm ;而当用冷热槽法和涂刷表面处理时,其药剂浸入深度为13mm 。如果木构件用于制造窗、门、外装修、庭院家具,要对它们实施双真空浸渍;对于栅栏、立面的保护,则允许进行表面处理。俄罗斯利用实木制造的胶合木生产建房的木构件,窗用方材、家具拼板、门框常用胶合木制造,每年约需40万旷的2层和3层胶合木。建筑结构虽然质量比较小,但是要求强度高并且耐久的木房,采用多层胶合梁。建筑砌块房屋或者框架板式房屋时都使用胶合梁。最近俄罗斯扩大生产窗用胶合方材,这种高质量胶合方材,由阔叶树种和云杉木材制造。
在生产建造木房用的胶合方材、梁和其他承重构件时,使用专用胶粘剂。选择胶粘剂时必须考虑下列因素:不仅能将实木胶合成坚固的零件,具有要求的耐水性和耐热性,并能承受静载荷,而且要保证后续加工--锯削、刨削(镜削)一一能有效地达到建筑物建筑艺术所要求的型面和尺寸。
用聚氨醋胶合实木构件,用于制造窗、门、镶嵌地板、多层板和梁等,其胶合连接能够承受的静载荷高,并具有足够的耐水性和耐热性。使用这种胶时,应避免它同水分接触。在封闭的房间内,利用专门的设备,将它涂在板材表面。涂胶的敞开表面静置时间60min,在这个时间内能够完成全部组坯作业,在3h内胶合。涂胶量200g/m2。这种胶固化不需要固化剂,发泡性好,能够完全填满加工中形成的不平表面,保证胶缝的连续性和胶合的高强度。
多层板生产中利用热熔胶和聚氨醋胶。将胶粘剂涂在木材构件表面上,然后在准备好的表面铺上第二块构件,并对形成的坯件加压。压好的板坯堆成摞放置一昼夜,使胶粘剂完全固化。
在建造木房中,同其主要的建筑材料实木一样,广泛使用木质人造板:木质刨花板、木质纤维板、定向刨花板。定向刨花板在结构上同胶合板类似。定向刨花板邻层的刨花方向彼此垂直。定向刨花板工艺是在美国开发的。在木材耗量的大小方面,定向刨花板优于胶合板,但是在物理力学性能指标方面,定向刨花板稍逊于胶合板  。
在北美洲,建造木结构住宅用的定向刨花板年消耗量是其全部年产量的659毛。在建筑非居住房屋时,定向刨花板用于做屋面板、地板和墙。
在装配式住宅木房建造中,有效地使用着定向刨花板。供应给木房建筑工地是装配式的、单独的构件(夹 层板材)或预制好的房间。定向刨花板很适合这个用途,它重量轻、允许手工作业、装配房屋时不需要专门的起重设备。
众所周知,在复合梁制造中,采用定向刨花板代替实木。这种定向刨花板的刨花方向为纵向,能够制造出厚度达120mm的板材。无论私人居住的房屋,还是其它用途的装饰性装修,以至制造框式家具,都可利用定向刨花板。定向刨花板的密度小于实木和胶合板。现在已经有了木房建造计算机程序编制公司。程序 第一部分可以看见全部设施的平面布置。它能给出各种投影和剖面、不同的装饰、颜色和纹理,屋顶的结构方案,给出不同形式房顶尺寸。程序还可以设计出不同结构形式(框架、板式)木房,以及各种建筑材料制造的房屋。而另一部分程序可以设计出有小踏阶的楼梯和各 种形状的扶手。