北美轻型木结构独立住宅墙体部分研究

魏硕（北方工业大学建筑与艺术学院　北京　100144）

北美轻型木结构独立住宅墙体部分研究

魏硕
（北方工业大学建筑与艺术学院北京100144）

轻型木结构住宅，是北美地区常见独立小住宅的主要建造形式几乎所有的低层住宅都是轻型木结构房屋。本文对轻型木结构住宅墙体的构造和材料进行了研究，并试图分析其在国内发展过程中应注意的问题。

轻型木结构；墙体；规格材

1　北美轻型木结构独立住宅概述

轻型木结构房屋是指用由间距较密的规格材和覆面材料用钉子连接组成结构构件的一种木结构房屋体系。①这种房屋具有建筑综合能耗低、建筑材料环境亲和力强、抗震性能好等突出优点。轻型木结构是北美地区常见独立小住宅的主要建造形式。

轻型木结构下部基础多采用现浇的钢筋混凝土基础。在基础上方一般是先搭建一层楼盖，在楼盖的上方用规格木搭建墙体的承重框架，框架内填充保温材料，框架外覆盖相应板材。二层的墙体和楼盖重复一层建造方法，以此类推。屋顶的部分，则利用多榀桁架或屋架组合搭建而成。

2　墙体的构造

2.1墙体框架

轻型木结构独立住宅，基本上采取的是墙体承重。墙体框架即成为了重要的承重构件。墙体框架包括墙立柱，顶梁板，底梁板，门楣板（过梁）和嵌入式斜撑组成。

图1　轻型木结构房屋墙体框架图

2.1.1墙体框架的组成

（1）墙立柱

墙立柱由规格材制成，是位于顶梁板和底梁板之间的垂直支撑构件。承重墙的墙立柱的断面一般为2英寸×4英寸，较寒冷地区因为要填充更多保温材料，一般采用2英寸×6英寸的规格材。因此轻型木结构有时也被称为2×4结构。墙立柱的间距较多的使用为16英寸（406.4mm）或24英寸（609.6mm）。非承重墙墙立柱的断面较小一些，间距也较大。如果在墙体当中需要开设门窗洞口，当墙体的开洞大于墙立柱的间距时，开孔两侧需要设置两根或者三根立柱，多出来的立柱也被称作辅助立柱。如果开口尺寸小于墙立柱间距且洞口位于两根立柱之间，则只需要一根立柱。②

（2）顶梁板和底梁板

顶梁板和底梁板一般由与墙立柱宽度相同的规格材或者锯材组成。为了保持墙体框架的稳定性，承重墙会设置双层顶梁板。双层顶梁板与顶梁板的接头应错开至少一个墙立柱的距离。

（3）门楣板（过梁）

门楣板也称过梁，位于门窗洞口的上方用于承担上部传来的荷载。门楣板的形式也有很多种。一般情况下，门楣板的厚度与墙立柱相同，高度则有8英寸，10英寸，12英寸等多种，使用情况应根据门窗洞口的尺寸决定。过梁与顶板之间的部分可能会用几根短立柱支撑。在开口较小的情况下，如果宽度的门楣板，也可采用规格材与胶合木拼合或者两根规格材拼合组成L形门楣板的形式。在非承重墙上，因为其上部不用承受荷载，通常用一根与墙立柱相同的规格材横向放置即可。

2.1.2墙体框架的交接

（1）转角处墙立柱的交接

墙体的转角因为要承受更多的荷载，布置时通常会使用两根以上立柱形成组合柱。组合柱的布置方式有很多种。外墙与外墙交接时最直接的方式是在转角处将三根立柱并列的钉在一起，或者将两根立柱互相垂直的钉在一起。如果是2×6的墙体，可以选择用两根2×6的立柱中间夹一根2×4的立柱的组合方式。内墙与外墙的交接时，一般会在两颗外墙的立柱中间夹一根与内墙尺寸相同的立柱。

（2）转角处双层顶梁板的交接

双层顶板进行交接的时候，为了是两面墙更好的咬合在一起，一般采取互相叠拼的方式。这里值得一提的是，双层顶梁板一般在墙体被竖起之前就进行钉装到框架上了，但墙体被竖起以后，木匠还需要爬到墙体上方将对交接部分再进行钉装。

图2　转角处双层顶梁板的交接

2.2墙体饰面

轻型木结构独立住宅的墙体饰面有外墙壁板，涂料饰面，面砖和饰面砌砖等多种形式。无论哪一种形式，首先会在框架中间产生的空腔填充保温材料。在外墙的室外一侧，通常先后钉贴外遮板（一般采用OSB定向刨花板）和防水保护膜。在外墙的室内一侧，一般是首先封贴一层纸面石膏板，后续则进行相应的室内外装饰装修。

外墙如果采用外墙挂板，需要先在防水保护膜外侧安装一排钉板条，将外墙挂板钉在钉板条上。外墙如果采用饰面砖或者饰面石材，可以在防水保护膜外侧钉设一层抹灰专用的耐碱玻璃纤维方格网，进行砂浆抹面施工，再镶贴饰面砖或者石材。

有些小住宅外观看似是砌体结构，但其实其内部也是轻型木结构，只是在最外层砌筑了一层饰面砌砖而已。这时，需要在饰面砌砖和防水呼吸膜之间用一个专用的不锈钢连接拉接件进行连接。

3　墙体的材料

3.1规格材

规格材，是按照轻型木结构设计的需要，木材截面的宽度和高度按照规格尺寸加工的规格木材。③类似于我们的毛尺寸和净尺寸，规格材的尺寸也分为名义尺寸和实际尺寸。名义尺寸为2英寸×4英寸的规格材，实际尺寸为1.5英寸×3.5英寸（38mm× 89mm），名义尺寸为2英寸×6英寸的规格材，实际尺寸为1.5英寸×5.5英寸（38mm×140mm）。

在北美，生产规格材最常选用的树种为在当地比较常见的SPF，即的云杉（Spruce）、松木（Pine）、冷杉（Fir）。但是，由于基础部位和局部外露构件上，木材容易腐烂。在这些地方有时会选用红木，雪松，洋槐和黑胡桃等抗腐烂性比较强的木材。有时在木材中添加铜唑，碱性铜季铵盐或者焦硼酸钠等防腐剂。

3.2OSB定向刨花板

OSB定向刨花板，以松木为原料，在多层规定尺寸的碎木片定向铺放以后，使用环保胶水-异氰酸脂胶，再经过高温热压，从而形成的一种多层结构性质的板材。④当地使用的OSB定向刨花板单块板材的尺寸一般为4英寸×8英寸，厚度有1/2，5/8或者3/4英寸等多种。

3.3纸面石膏板

室内墙壁上的纸面石膏板除了具有防火功能之外，还能够起到调节室内空气湿度的功效。它还具有生产速度快，施工效率高和不污染环境等优点。常用的纸面石膏板有：普通纸面石膏板、防潮纸面石膏板、防水纸面石膏板、耐火纸面石膏板。

3.4防水保护膜

防水保护膜不仅可以阻止室外潮气进入室内，还可以将室内的潮气排出。不仅可以加强建筑的气密性，水密性，还可以保持建筑的干燥，以及含水率的平衡。俗称“呼吸纸”。北美地区多采用美国杜邦公司（DUPONT）的产品。

3.5外墙壁板

外墙壁板的制造材料种类较多，有纯木质，水泥纤维材质，塑料材质，金属钢制或者铝合金材质等多种。也被称为外墙挂板，或者称之为护墙板。外墙壁板的外观形状，有长条的，也有小方形块片状的。外墙壁板的断面形状，为了满足一定的构造要求，种类也比较多样。

4　结语

我国曾经是木结构形式建筑最为发达的国家之一，但20世纪80年代开始，由于木材的匮乏，我国的木结构发展基本属于停滞状态。近几年，随着与国外的不断交流，轻型木结构住宅在国内已经有了一定发展。

未来，还应该将北美轻型木结构住宅与我国的历史文化和生活需求相结合，探索出一条适合中国的轻型木结构建造体系。比如，墙体框架的连接可以在适当的位置放弃钉连接，选择榫卯连接。榫卯连接不但可以承受较大的荷载，而且允许产生一定的变形。另外，在对传统建筑的重新改造过程中，国内有一些案例是保留原有的建筑外壳，内部采取轻钢结构重新分隔房间。相较于轻钢结构，轻型木结构具有自重轻，抗震抗风性能好，施工快速，可百分之百回收再利用等优势，在这方面完全可以替代轻钢结构。

注：

①《轻型木结构房屋的结构特点与改进》，谢启芳，吕西林，熊海贝，建筑结构学报，2010；②《现代木结构建筑之墙体构造研究》，孙崇咪，南京林业大学硕士学位论文，2007年；③《轻型木结构住宅房屋建造技术》，费本华,周海滨，2009.8，第33页；④定义来源于网络。

[1]费本华，周海宾，等编著.轻型木结构住宅建造技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[2]谢启芳，吕西林，熊海贝.轻型木结构房屋的结构特点与改进[J].建筑结构学报，2010，S2：350～354.

[3]孙崇咪.现代木结构建筑之墙体构造研究[D].南京林业大学，2007.

TU336.2

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2015-12-3