北美(加拿大和美国)的房子确实 绝大多数是以木材为主要结构材料 建造的,这与北美丰富的森林资源、悠久的木结构建造传统以及木材的易加工性、相对较低的成本等因素密不可分。当然,也有一些砖砌、混凝土或混合结构的房子,但木结构住宅占据了绝对的主导地位。
下面我将详细介绍北美木结构房屋的建造方式,以及墙体和楼板的典型构造:
北美木结构房屋的建造流程(简化版)
1. 地基(Foundation):
浇筑混凝土地基: 这是最常见的,通常包括底部混凝土板(Slabongrade)、条形基础(Strip footing)或完整的地下室(Basement)。
地下室: 很多北美房子会建造地下室,它不仅为房屋提供了结构支撑,还提供了额外的居住空间、储藏空间和机械设备安装空间。地下室墙体通常是浇筑混凝土或使用预制混凝土板。
地基墙顶部固定结构: 在地基墙(如果是地下室)或混凝土地台边缘,会安装称为 "Anchor Bolt"(锚栓)的U型螺栓,用于将房屋的底层木结构(底部墙板)牢固地固定在地基上,防止房屋在地震或强风中移位。
2. 底层墙体(Ground Floor Wall):
底部墙板(Sole Plate / Bottom Plate): 这是安装在地基或楼板边缘的水平木材,通常是两层同尺寸的木材(例如2x4或2x6),其中一层( Sill Plate)直接接触地基,并用 Anchor Bolt 固定。另一层(Double Bottom Plate)则叠加在其上,作为上层墙体连接的基础。
立柱(Studs): 这是墙体的主要垂直承重构件,通常是标准尺寸的木材(如2x4 或 2x6 英寸,实际尺寸略小于标称值)。它们以固定的间距(通常是16英寸或24英寸中心距)垂直排列。
顶部墙板(Top Plate): 这是每层墙体顶部的水平木材,连接立柱的顶部,并作为上一层结构(楼板或上一层墙体)的支撑。通常是双层(Double Top Plate),以交错叠放的方式连接,以增强强度和稳定性。
门窗洞口(Openings): 在需要安装门窗的位置,会用横梁(Header)跨越洞口上方,支撑上方墙体的荷载。洞口两侧的立柱称为 "King Stud",洞口内侧紧靠 King Stud 的立柱称为 "Jack Stud" 或 "Trimmer Stud",它们支撑着 Header。
墙体覆盖板(Sheathing): 在墙体框架的外侧,会覆盖一层薄的木质板材,如 胶合板(Plywood) 或 定向刨花板(OSB Oriented Strand Board)。这些板材不仅为墙体提供了侧向支撑和整体稳定性,防止墙体变形(抵抗侧向力,如风荷载和地震力),也为外墙饰面提供了基底。
3. 楼板(Floor System):
底层楼板(First Floor):
梁(Beams): 如果跨度较大或需要支撑较大的荷载,可能会在地基墙之间设置承重梁,通常是多层木材胶合或胶合木(Glued Laminated Timber, Glulam)。
楼板托梁(Floor Joists): 这是主要的水平承重构件,通常是标准尺寸的木材(如2x8, 2x10, 2x12 英寸),以固定的间距(通常是16英寸或24英寸中心距)平行排列,连接着基础墙或梁。
楼板覆盖板(Subfloor): 在楼板托梁上方,会铺设一层 胶合板(Plywood) 或 OSB 板(OSB) 作为楼板的基底,形成一个坚固的平台,可以承受人员和家具的重量,并为地毯、地板或瓷砖等最终饰面提供支撑。
二层楼板(Second Floor): 构造与底层楼板类似,使用楼板托梁连接到下层墙体的顶部墙板,再铺设楼板覆盖板。这样形成了一个刚性的平面。
4. 二层墙体(Second Floor Wall):
与底层墙体类似,在二层楼板上安装底部墙板(Sole Plate),然后是立柱(Studs),再用双层顶部墙板(Double Top Plate)作为屋顶结构或上一层墙体的基础。
5. 屋顶结构(Roof System):
屋顶托梁(Ceiling Joists)或桁架(Trusses): 承载屋顶荷载的水平构件。桁架是预制的三角形结构,非常高效且坚固,现代北美房屋大量使用桁架。
坡屋顶结构(Rafters): 如果不是使用桁架,则是直接用斜向的木材(Rafters)形成屋顶的坡度。
屋顶覆盖板(Roof Sheathing): 在屋顶的椽子或桁架上方,同样铺设 胶合板(Plywood) 或 OSB 板(OSB)。
屋顶防水层(Roofing Felt/Underlayment)和屋顶材料(Roofing Material): 在屋顶覆盖板上铺设防水层,然后安装沥青瓦(Asphalt Shingles)是北美最常见的屋顶材料,也有金属屋顶、木瓦等。
6. 外墙饰面(Exterior Finish):
在墙体覆盖板(Sheathing)的外侧,会安装 防水透气层(House Wrap),以阻止水分进入墙体,同时允许水蒸气逸出。
然后安装外墙材料,最常见的是 乙烯基壁板(Vinyl Siding),其次是 木壁板(Wood Siding)、人造纤维水泥板(Fiber Cement Siding)、砖(Brick Veneer) 或 石材(Stone Veneer) 等。需要注意的是,砖或石材在北美多数情况是作为外墙的装饰层(Veneer),而不是直接承重。
7. 内墙饰面(Interior Finish):
在墙体框架的内侧,通常会先安装 保温材料(Insulation),如玻璃纤维棉(Fiberglass Batt)或喷涂泡沫(Spray Foam)。
然后是 石膏板(Drywall),它被钉在墙体立柱上,作为内墙的表面。石膏板接缝处会用腻子(Joint Compound)和纸带(Joint Tape)处理平整,然后打磨、上漆。
墙体和楼板的典型构造剖析:
墙体(Wall System) 以2x4为例,16英寸中心距
外部视角(从外到内):
1. 外墙饰面 (Exterior Siding): 如乙烯基壁板、木壁板等。
2. 防水透气层 (House Wrap): 保护墙体免受水分侵害。
3. 墙体覆盖板 (Wall Sheathing): 胶合板或OSB板,提供结构强度和稳定性。
4. 墙体框架 (Wall Framing):
顶部墙板 (Top Plate): 通常是双层(2x4)。
立柱 (Studs): 垂直的2x4木材,间距约16英寸。
门窗洞口构件 (Header, King Stud, Jack Stud): 支撑洞口上方的荷载。
底部墙板 (Bottom Plate): 叠加在Sill Plate上(2x4)。
Sill Plate: 直接固定在地基 Anchor Bolt 上的2x4木材。
5. 保温材料 (Insulation): 填充在 Stud 之间的空间,如玻璃纤维棉。
6. 内墙饰面 (Interior Finish): 石膏板(Drywall)。
内部视角(从内到外):
1. 内墙饰面 (Interior Finish): 石膏板(Drywall)。
2. 保温材料 (Insulation): 填充在 Stud 之间的空间。
3. 墙体框架 (Wall Framing):
底部墙板 (Bottom Plate):
立柱 (Studs):
顶部墙板 (Top Plate):
4. 墙体覆盖板 (Wall Sheathing): 胶合板或OSB板。
5. 防水透气层 (House Wrap):
6. 外墙饰面 (Exterior Siding):
楼板(Floor System) 以2x10楼板托梁为例,16英寸中心距
下层天花板视角(从下往上看):
1. 天花板饰面 (Ceiling Finish): 石膏板(Drywall)。
2. 天花板托梁(Ceiling Joists): 在某些情况下,会设置天花板托梁,用于固定天花板石膏板。这些托梁通常也是木材(如2x4或2x6)。在简单的结构中,二层楼板的楼板托梁可能直接兼任下层天花板的支撑。
3. 保温材料 (Insulation): 填充在楼板托梁之间的空间(如果楼板上方是居住空间或阁楼)。
4. 楼板托梁 (Floor Joists): 水平的2x10木材,间距约16英寸,连接两层墙体之间的梁或墙板。
5. 楼板覆盖板 (Subfloor): 胶合板或OSB板,直接钉在楼板托梁上方。
上层地板视角(从上往下):
1. 地板饰面 (Floor Finish): 如地毯、木地板、瓷砖等。
2. 地面找平层/胶粘剂 (Underlayment/Adhesive): 可选,用于增加舒适度或便于安装。
3. 楼板覆盖板 (Subfloor): 胶合板或OSB板,最外层接触地板的。
4. 楼板托梁 (Floor Joists):
5. 保温材料 (Insulation): (如果需要隔音或隔热)
6. 下层天花板石膏板 (Lower Ceiling Drywall):
为什么选择木结构?
资源丰富: 北美有广阔的森林,木材供应稳定且价格相对较低。
易于加工: 木材易于切割、钻孔和连接,施工速度快。
重量轻: 相对于砖石或混凝土,木材重量轻得多,这对手在地基上的压力较小,也便于运输和吊装。
经济性: 综合考虑材料成本和施工效率,木结构住宅通常比其他结构的住宅更经济。
良好的保温性: 木材本身具有一定的保温隔热性能,并且其框架结构易于填充高效的保温材料。
韧性好: 在地震或强风作用下,木结构房屋由于其结构的连接性和材料的韧性,通常表现出良好的抗震抗风能力。框架结构能够吸收和分散能量。
绿色环保: 木材是可再生资源,碳足迹相对较低。
总结
北美房屋建造的精髓在于其 轻钢龙骨式(Lightframe)的木结构体系。通过标准化的木材尺寸、精确的间距和巧妙的连接方式,形成了坚固、经济且灵活的建筑骨架。墙体和楼板都是由垂直和水平的木材(Studs, Joists, Plates)组成框架,并在外侧(墙体)或上侧(楼板)铺设木质板材(Sheathing)来增加整体的刚度和强度。这种系统化的建造方式使得房屋能够快速、高效地建造,并且能够满足不同地区的建筑规范和气候要求。