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木結(jié)構(gòu)坡屋頂是如何搭建的?

文章出處:責任編輯:坤寶建材發(fā)布人氣:發(fā)表時間:2020-03-11 14:33
導讀: 木結(jié)構(gòu)坡屋頂是低層住宅常用的結(jié)構(gòu)形式,,在鄉(xiāng)村住宅,、別墅中十分普及,,但是由于建筑師的忽略,,導致這些建筑往往粗制濫造,,或者干脆采用混凝土板,,嚴重影響了住宅的美感與實用性,。

對比于發(fā)達國家,,我國的鄉(xiāng)村住宅設(shè)計與施工還有一定差距,。究其原因,不能僅僅歸結(jié)于經(jīng)濟水平的差距,,更多的是建筑師對木結(jié)構(gòu)屋頂似懂非懂,,只重外在形式而忽略內(nèi)在結(jié)構(gòu),導致很多住宅徒有其表,,金玉其外敗絮其中,。深層次的原因,是建筑師習慣了“獨善其身”,,不去關(guān)注結(jié)構(gòu)與構(gòu)造設(shè)計,,***多是在施工圖中了解標準圖集,沒有任何推陳出新的愿望,,于是就形成了很多技術(shù)進步緩慢的局面,,這一點與建筑師的責任是分不開的。一名真正的建筑師,,應(yīng)當承擔起實際建造與外在美感的雙重責任,,這就要求建筑師在追求設(shè)計美感時,要充分重視建筑的結(jié)構(gòu)形式與建造方式,,方能由內(nèi)到外形成一件具有美感與實用性的作品,。否則,會被外行誤認為是純粹玩弄建筑外形的“花架子”,。

對于獨立鄉(xiāng)村住宅與別墅,,為什么木結(jié)構(gòu)坡屋頂更具魅力?這種情懷難以言表,。但不得不說的是,,從心理上,你如果告訴他這坡屋頂是木結(jié)構(gòu)的,,他自然會在頭腦中冒出“閣樓”,、“溫暖”等這些語匯,。事實上,從功能上來講,,布線可以通過悶頂空間,,而且悶頂空間處理得當還以兼顧冬季保暖與夏季通風隔熱的功能。 木結(jié)構(gòu)坡屋頂主要分為兩大部分:木結(jié)構(gòu)屋架與屋面,。

木結(jié)構(gòu)坡屋頂有單坡,、雙坡與四坡之分,其中,,雙坡與四坡屋頂***為常用,。本文所述的木屋架不包括抬梁式、穿斗式這種重型屋架,,而是現(xiàn)代采用的輕型木屋架,。

一、木結(jié)構(gòu)屋架

現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)住宅大多數(shù)采用輕型木結(jié)構(gòu)屋架,,按照受力形式可以分為棒式框架(stick framing)和桁架式框架(truss framing)兩種,。

1.1棒式框架(stick framing)

棒式框架是較為傳統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)形式,它是指屋架的持力構(gòu)件是一個個單獨的“棒”,,這個“棒”可以是椽條(raffter)或檁條(purlin)的一種結(jié)構(gòu)形式,。如下圖為椽條(raffter)持力屋架圖示。(注:一些歸納是筆者的個人理解,,出于便于理解的目的,,做了“規(guī)律性”的總結(jié),如果有一些出入與錯誤,,也在所難免)

可見,,棒式框架的明顯特點是主要持力構(gòu)件是椽條(raffter)(一般椽條間距不大,可以直接在上面鋪設(shè)屋面板),,依靠頂端的屋脊板(ridge)與其他椽條(raffter)結(jié)合,,以及椽條下端的雙層板(double plate)來作為受力墊層。

為了保持椽條之間的連結(jié)性,,在頂部的屋脊板(ridge)的下方要設(shè)置屋架拉桿(collar tie),,純粹起到聯(lián)系的作用。

對于坡度較緩的坡屋面,,一般不去利用屋架的頂部空間,,那么為了保持屋頂?shù)钠秸苑奖闶褂茫话銜O(shè)置天花板龍骨(ceiling joist)(不是持力構(gòu)件),,上面鋪釘面板即可。

另外一種棒式框架是檁條(purlin)持力,,在我國廣泛采用,。如直接將檁條擱在橫向山墻上,,形成硬山擱檁。然后在檁條上鋪設(shè)與其方向垂直的椽條,,再鋪望板,,***后再考慮瓦屋面做法。
以上便是棒式框架木結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件元素分析,,但實際上,,由此原型衍生出無數(shù)的變種,很難辨識,,只要清楚掌握棒式框架木結(jié)構(gòu)的主要特點即可理性分析,,明確結(jié)構(gòu)。

1)椽條持力與檁條持力的差異

經(jīng)過以上分析,,可以直接明了地知道椽條持力與檁條持力的區(qū)別,。明顯地,硬山擱檁的檁條持力結(jié)構(gòu)明顯會使建筑變得過于笨拙沉重,,不如椽條持力那么輕盈,。

硬山擱檁早期在我國農(nóng)村長期存在,因傾斜而裸露的屋頂逐漸被淘汰,,代之而起的是鋼筋混凝土板坡屋頂(小洋樓***常見),,這是對坡屋頂形式的簡單模仿,而且天花板還是傾斜的,。

歐美的棒式框架椽條持力屋架之所以輕盈,,是因為它是椽條持力,不需要山墻也可以解決受力問題,,只需要在棒式屋架的端部位設(shè)置山墻墻體立柱(Gable Wall Stud)來支撐,,下方增加橫向雙層板與縱向的相連即可。而且天花板一般做平整,。因此,,歐美(尤其是美國)的坡屋頂只是外在形式,室內(nèi)天花是平整的,。

其實檁條持力棒式屋架也可以做到,。在日本,將傳統(tǒng)檁條椽式這種形式稍有改變,,其形式與我國傳統(tǒng)抬梁式有同樣的效果,,只不過更為簡潔,這與其精細的工藝是分不開的,。

2)屋頂坡度與空間利用關(guān)系

棒式框架木結(jié)構(gòu)屋頂坡度有緩有急,,主要是出于對屋架空間利用的考慮。由于屋架空間是具有一定坡度的,因此,,不好利用,,一般都是出于造型目的。出于美觀的需要會用天花板龍骨(ceiling joist)封住,,可以讓天花平整,。

當然,也有習慣利用屋架下的空間的,,比如德國獨立住宅常常習慣利用屋架下的空間,。這種利用也是具有一定原因的。德國傳統(tǒng)住宅,,常常把客廳,、餐廳等空間布置在首層,而習慣把臥室布置在二層,,因此,,二層的臥室主要用來睡覺,對空間要求不甚高,。這樣一來,,就必須加大棒式框架屋頂?shù)钠露确侥苄纬珊线m的空間,于是就形成了空間維護墻體內(nèi)傾,,天花板平整的現(xiàn)象,。因此,德國傳統(tǒng)住宅極為陡峭的形象便是出于這種功能的考慮,。

1.2桁架式框架(truss framing)

對于美國,、日本等一些國家,不習慣利用屋架空間,,因此常把坡度做緩,,因此可以把棒式框架(stick framing)的天花板龍骨與屋架連接起來形成桁架共同持力,從而形成桁架式框架(truss framing),。




 
由圖中可見,,整個桁架成為持力構(gòu)件,因此相應(yīng)地名稱也發(fā)生了變化(因為各個構(gòu)件開始持力,,為了區(qū)分棒式框架),。桁架式框架(truss framing)不再有椽條(raffter),而是具有上弦(top chord),、下弦(bottom chord)以及腹桿,,包括斜腹桿(truss web)和垂直豎桿(king post)。 相比于棒式框架,,桁架式框架由于是整個框架持力,,因此要保持上下弦桿件與腹桿在同一個平面內(nèi),故而需要金屬齒板(metal gussets)來連接。

1)桁架間距與附加構(gòu)件的關(guān)系

桁架的構(gòu)件截面尺寸如果相對不大,,那么出于安全的考慮,,應(yīng)當縮小桁架的間距,桁架式框架木結(jié)構(gòu)屋頂便無需附加構(gòu)件,,可直接在桁架上鋪設(shè)屋面板。

一般情況下,,桁架式框架一般利用兩端的承重墻體或木梁,、柱進行支撐,由于間距不大,,因此可以直接鋪設(shè)屋面板,,桁架之間也無需連接構(gòu)件。

如美國一獨立住宅,,桁架框架緊密的搭載下部木木梁,、柱上,上面直接鋪設(shè)屋面板,,上部屋架空間可用于布線,。

如果桁架框架的構(gòu)件截面尺寸較大,持力效果好,,那么就會增大之間的距離,,桁架之間附加檁條(purlin)與椽條(raffter)以方便鋪設(shè)屋面板(與坡度方向垂直的木構(gòu)件稱為檁條(purlin),與坡度方向平行的木構(gòu)件稱為椽條(raffter),,屋面板上木構(gòu)件稱為順水條與掛瓦條,,請勿混淆)。這種形式在我國得到廣泛采用,。

2)半屋架與異型屋架

對于桁架式框架,,由于下弦的存在,因此一般情況下,,沒必要去利用屋架空間(悶頂),,主要用來布線、放置設(shè)備,、檢修等作用,。由此,屋頂坡度也沒必要做得過大,,更不用依靠山墻,,故而常常做成四坡屋頂。 四坡屋頂?shù)男奔够蛱鞙咸幹档藐P(guān)注,。

比如斜脊處常常出現(xiàn)半屋架,、異性屋架或木梁。 對于四坡屋頂,由于一般在平面上呈45°布置,,因此橫向屋頂?shù)亩瞬课惠^為薄弱,,一般可適當增加一個或多個異性屋架,然后布置椽條(如果是桁架間距較大的有檁體系,,椽條稱則為木梁),。

二、屋面

以上分析了木結(jié)構(gòu)屋架,,而且可以發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象:歐美西方國家的獨立小住宅習慣使用無檁體系,,如棒式框架,除了的上端和下端兩根構(gòu)件,,幾乎再沒有垂直于坡度方向的構(gòu)件,,而是依靠緊密的椽條來鋪設(shè)屋面板;對于桁架式框架亦如此,,其習慣使用間距緊密的桁架來鋪設(shè)屋面板,,幾乎沒有垂直于坡度方向的構(gòu)件(下弦上用于鋪釘天花板的縱向構(gòu)件除外)。

而亞洲國家,,以我國和日本為例,,習慣于采用有檁體系,無論是棒式框架,,還是桁架式框架,,均把檁條當做主要構(gòu)件,如棒式框架的硬山擱檁,,以及桁架框架上的檁條,。 明白了歐美西方國家與亞洲國家木結(jié)構(gòu)坡屋頂?shù)膮^(qū)別,對于理解屋面的構(gòu)造至關(guān)重要,。

2.1屋面構(gòu)造

對于安裝好的木屋架,,應(yīng)該考慮屋架保溫隔熱的需求。對于利用屋架空間的住宅,,應(yīng)該對整個屋架進行保溫處理,。

一般情況下是在屋架之間的空隙填塞保溫材料,如XPS擠塑聚苯乙烯泡沫板,、不燃型玻璃纖維保溫氈毯等,。 保溫層填塞后,為了防止室內(nèi)蒸汽的進入,,會再外面鋪一層防潮隔汽膜,,然后鋪設(shè)木隔板,***后在木隔板上鋪釘一層防火雙面紙面石膏板,,對于衛(wèi)生間應(yīng)鋪設(shè)防水紙面石膏板,。

***后只需對石膏板做粉刷處理即可,。 屋架內(nèi)的構(gòu)造層次如上所述,屋架外的構(gòu)造則是直接在屋架上鋪設(shè)OSB定向刨花板,,然后在OSB板上,,鋪設(shè)一層防水保護卷材,***后屋面外表鋪設(shè)固定瀝青油氈瓦片,,當然也可以鋪設(shè)彩鋼板或增加順水條,、掛瓦條以鋪設(shè)波形瓦等。

由此,,由內(nèi)到外的構(gòu)造層次應(yīng)為:防火紙面石膏板——防潮隔汽層——保溫層——屋架——屋面板——防水卷材——瀝青油氈瓦(或其他瓦) 目前,,考慮到屋架內(nèi)填塞保溫層的麻煩,不如直接將屋架承重與保溫合二為一,,形成SIP(Structural Insulated Panels),承重斷熱板,。SIP板是雙面OSB定向刨花板,,中間為保溫材料的承重構(gòu)件,可以自由分割,。

SIP板可適用于墻體,、地板、屋頂?shù)?,關(guān)于它的詳細介紹將在以后闡述,。

2.2屋面排水

木結(jié)構(gòu)坡屋面如果不進行有組織排水,下雨天屋檐就會出現(xiàn)“水簾洞”的現(xiàn)象,,嚴重影響建筑的使用與品質(zhì),。

一般情況下,為了防止水流浸濕墻體,,首先應(yīng)對坡屋面進行挑檐處理,。關(guān)于挑檐處理,歐美的無檁體系與我國的有檁體系還是有較大差別的,。首先,,歐美的無檁體系由于是直接依靠椽條持力(對于桁架來講,就是上弦或下弦),,因此將椽條懸挑出外墻一些很容易就可以做到,。

對于我國的有檁體系,由于是檁條持力,,檁條上面鋪設(shè)椽條,,然后再鋪釘屋面板。如果依靠椽條懸挑,,那必然不甚安全,,承載較弱,,因此需要在檐下增加檁條,檁條只能通過附加木來承載,。對于桁架框架來講,,也可以通過附加木實現(xiàn),不過***好是通過桁架上弦或下弦局部懸挑來實現(xiàn),。

屋架挑檐后,,還應(yīng)對雨水進行有組織排水處理。一般坡屋面采用檐溝外排水的形式,。檐溝如果采用現(xiàn)澆混凝土,,則太笨重,因此可以選用預(yù)制混凝土或金屬板,、塑料板槽作為檐溝,,直接安裝在屋檐處即可。

除了屋檐的排水需要關(guān)注外,,屋脊與天溝的防水排水也是坡屋頂重要的節(jié)點,。對于屋脊,可以采用屋脊瓦即可實現(xiàn),。對于天溝,,由于是陰角,因此不便鋪設(shè)瓦才,,因此可以在防水卷材上鋪設(shè)鍍鋅金屬板(或成品天溝)進行防水,。


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