五金工具
日式一户建五金系统介绍
2024-02-05 21:10  浏览:28

▲BX集团的一户建五金件系列

本文以BX集团的一户建五金件产品为例,简要介绍了日式一户建的主要施工步骤及五金件大类,其技术可供国内相关厂家参考。


01.
什么是一户建

上世纪60年代在日本经济腾飞的背景下,日本政府提出了“一家一户、一人一室”的口号,以此来满足居民的住房需求。一户建这种服务于一户家庭的独立住宅便应运而生了。


直到今天日本的住宅自有率一直维持在60%左右,其中大部分都是以一户建的形式存在。一户建多由一个小院加停车场、部分私有道路、二到三层的小楼作为主体构成。因为建筑主体部分都是由木构的标准件拼搭完成的装配式建筑,房屋建造非常方便。三五个工人只需要一周左右的时间便可以把主体框架搭建完成,一个月的时间便可完成内外装修安装。


02.

一户建的建造过程

『地基施工』

因一户建房屋主体多为木构,重量不大。对土地没有特别高的承重要求。一般来说工人对土地进行平整、铺上碎石垫层之后第一步基础的准备工作便算是完成了。

▲平整土地
▲碎石垫层

之后便需要防水层和浇筑基础混凝土。防水层是为了保证土地中的湿气不会进入到房子里面去,具有防潮的效果。铺设防水层之后浇筑平板式筏形基础,以保证地基的承载力及均匀受力

▲防水层
▲筏板浇筑

『混凝土架空层』

在地基硬化完成之后,建造一段钢筋混凝土基础作为底层,一方面混凝土基础呈架空状用于铺设管线,另一方面也是房屋构造的基础框架。混凝土基础可以安装模板现场筑造,也可以用预制的混凝土体块进行安装。

▲安装模板
▲架空层矮墙
▲架空层矮墙浇筑

『木构标准件拼搭』

在打好地基和浇筑好混凝土基础之后,工人开始预留管线,随后开始用胶合木构件来组装房屋框架。胶合木构件预先经设计师计算机建模,在工厂加工成构件,运到工地现场组装,现场无需切割和再加工,是一种完全装配式结构。

▲胶合木柱构件

混凝土基础在浇筑时会提前放置金属预埋件,以此来与上面的木构件连接,胶合木构件通常采用传统榫卯+五金件的连接方式,安装简便且又传承了传统木构技艺。

▲地梁的预埋件固定

安装地梁

安装完成后再使用螺栓固定,进一步确保标准件与混凝土基础的稳定性。

地梁紧固

值得一提的是,在木构件与混凝土基础的接触面,需事先铺设防水隔层(或设置塑料隔离层),保证基础的毛细水不腐蚀木构件

防水隔层

在房屋的搭建中,采用45x90的格栅或38x89(日本又称2x4工法,同欧美及国标轻木结构)。柱子和底部的标准件在采用榫卯连接的基础下,再安装五金件来抵抗地震力或风荷载。


木龙骨墙及五金件

主要木构件的钻孔在工厂内已完成,对工人的施工有一定的引导作用。

安装角撑

安装羽子板(梁与梁连接五金件)

一户建工法通常仅需要轻型起重装置和简易安装机械(橡皮锤及电起子等)即可完成安装,安装过程中无粉尘、焊接及湿作业,一周以内一栋两层小楼就拔地而起了


次梁榫卯锤击入位

『墙与地面的安装与填充』

用于地面铺装的欧松板(定向刨花板,12mm或15mm厚),在工厂里面已经切割成了大小适宜的板块。工人只需现场拼接,然后用气枪钉钉入固定即可,一个人便可以轻松铺完整栋房屋。


▲结构板的固定(环纹钉等)

房屋外墙与地面铺装相似,对好位置气枪固定便可以完成。


▲木龙骨剪力墙覆面板的固定(环纹钉等)

与地面不一样的是,墙体内部需要填充隔热保温层和呼吸纸(防水透气膜)。呼吸纸一方面作为一道防水屏障,另一方面可以使室内的水蒸气穿透墙体,防止将湿气闷在墙内引起木材腐烂。

▲隔热保温棉(岩棉或玻璃棉等)

▲安装覆面板(石膏板、欧松板、硅酸钙板、FC板等)

『封顶』

上梁、封顶,同时也需要对重要的支撑节点进行二次加固。

▲安装屋脊梁


安装室内隔墙过梁

▲屋脊短柱的加强

铺上屋面结构板之后还需要在屋顶覆盖上防水层和瓦材,保证屋面不会漏水。至此坡屋顶便完成了。


▲固定沥青瓦

『完成效果』

安装上门窗,完成内外装修之后,“一家一户、一人一室”的一户建即告完成,算上基础施工和装修的时间,全部工期只有一个多月。

▲完成后整体效果

一层主要作为餐厅和客厅,一家人的休闲、饮食、接待朋友都可以胜任。二楼作为卧室,睡眠休息不被打扰。二层之上还有阁楼,为贮藏和儿童活动提供空间,整体装饰风格简约温馨。


▲一层客厅与餐厅

▲二层卧室

▲顶层阁楼

03.

主要五金件介绍

▲日式一户建在来工法五金件示意

日本《建筑基准法》中采取了“壁倍率”法计算力墙的数。在日本木结构厂商手册中,所有五金件有相应的结合部倍率,设计人可根据抗侧所需要的壁倍率数量选取或强或弱的连接件。

关于壁倍率, 《建筑基准法》规定“当单片剪力墙的承载力达到1.96 kN/m时(中震层间位移角达到1/120),该墙的壁倍率为1”,若某方向上布置m米壁倍率为n的剪力墙,则该方向的总抗侧承载力为(m×n ×1.96)kN。

▲五金件结合部倍率

『梁柱/梁梁节点』

一户建节点常采用榫卯与金属连接件组合的连接方式, 通常采用榫卯抗剪,采用五金件抗拉;既传承了亚洲传统的木结构美学,又引进了新型木结构技术,良好地体现了传统与现代的结合。

建筑的角部柱通高至屋面,称为“通柱”或“轴柱”;其余柱搭建于横梁之上,称为“管柱”,竖向荷载由屋面传递至横梁,再由横梁传递至“通柱”或“管柱”。抵抗水平作用力的、具有斜撑或钉接覆面板的剪力墙中的小墙骨柱称为“间骨柱”,通常仅起构造作用,不传递竖向荷载。

▲扒钉

▲转角柱梁角码

由于木构件截面通常较小(150mm以下),梁梁、梁柱连接通常采用各式羽子板(毽形螺栓)拉结或采用角码固定,施工简便。下图仅示出了几种代表性五金件,实际应用中,各种边柱、角柱、边梁、中梁连接件种类繁多,但实质上大同小异。

▲羽子板

▲梁拉结羽子板

▲梁柱角码

▲次梁挂钩

▲梁接长五金件

除木龙骨剪力墙外,抗侧构件还包括木斜撑、交叉拉索及减震支撑等,减震支撑除具有抗侧能力外,大震时能吸收地震能量,即便出现损坏也可方便拆除换新。

▲斜撑五金件

▲交叉拉索

▲某种减震K型支撑

木龙骨墙一旦承受水平作用力时,墙端部的柱子会承受拔力。因此在木构的设计中,针对这种拔力采用使柱子不会拔出的节点是相当重要的。下图就示出了设置地脚锚栓防止柱拔出的连接方式,此锚栓在建筑角部及斜撑位置处均需设置。

▲柱脚紧固件

▲五金件布设计算示意

『楼面节点』

水平角撑是在楼板面或在屋架的边角处,以45度角架设的横梁,设置水平角撑的主要目的在于防止水平构面的歪斜。水平角撑的楼板倍率不到1.0,绝非刚性很高的构件(读者可以自行计算,角撑的抗侧能力较对角斜撑低多了),一般在梁格跨度4m尺度下设置。

▲楼板角撑五金件(木角撑)

▲楼板角撑五金件(钢角撑

『小结』

我国传统木结构历经五千年的发展,遗存下来的建筑类型非常丰富,结构及构造做法也各具特色。但是自80~90年代以来,由于资源的匮乏及其他建筑材料的出现,木结构的研究处于停滞状态,相关标准的技术内容和制订均落后于国际先进水平,现有的木结构图集完全复制了欧美轻型木结构的体系,传统的节点做法并未与最新建筑科技相结合。它山之石可以攻玉,本文介绍的日本框架式五金系统很好的实现了传统技艺的传承,在保留日式建筑风貌的基础上糅合了装配式与减震技术的最新科技,值得国内同仁学习。

参考资料
[1] https://www.kaneshin.co.jp/tech/seishin/vrecs/

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