第二章 框組式木構造與防火性能探討概論
第一節 框組式木構造概要
現有木質房屋結構種類依系統種類,可概分為: 1.框組壁構造系 統 (Light Weight Frame System)、2.柱梁式構造系統 (Post and Beam System)、3. 原木層疊系統 (Log Structure System)、4.其他 經認證之特殊構造系統。
一、源起
北美地區框組式木構造源起於 19 世紀初期,因鐵釘的量產,以 及利用水力取代人工鋸木,使大型木材能有效率的鋸成小尺寸板材,
其工期短的特點能迅速滿足當時移民大量的住宅需求,因此鐵釘量產 化與鋸木機械化,間接促成北美木構造房屋蓬勃發展,成就了框組式 木構造成為當前獨棟住宅與低層住宅最常見的建築形式。
二、定義
框組式木構造為西式木構架之一種,其構架方式為各層樓面地板 托梁置於該樓層平面下部平面之上(或是第一層樓之托梁裝在地基基 石之上),而承重牆以及分隔板則放在每一層樓的樓面底板之上。[2]
三、類型
以類型論述,依「木構造建築物設計及施工技術規範-第二章結 構計畫及各部分構造」節次 2.2 解說中亦提及:框組式構造為木構造 建築物之主要構法之一。[3]而其主要可分為兩種架構方式:[4]
1. 輕型式構造:木構架方法之一,將整根立柱從牆壁地基延伸 至支撐屋頂頂板,主要辨識方法為外牆與室內 部份之牆間柱構架是連續而上,穿過樓板,直 通至頂端屋架。
2. 平台式構造:採逐層施作並組構樓板,每層間柱僅為一層樓 高,將每層樓板作為工作平台,向上搭建次樓
層之牆面與樓板,直至頂端屋架。
比較輕型式構造與平台式構造二種類型,後者因分層施作較利於 施工,完成樓板之後,再組立間柱與牆壁。單元牆壁可先行預製、組 裝,加快施工速度,同時樓板可為便利的施工平台,因此目前平台式 構造已被大多數木構造建築所採用。
四、特點
本研究將框組式木構造系統之特點,整理分述如下:
1. 舒適性:木質材料具有良好的保溫與隔熱效果,冬暖夏涼,
且本身散發自然的木料芳香與木料表面之天 然紋路,舒適且具有質感。
2. 環保性:框組式木構造是由小斷面且標準化尺寸之木料組構 而成,相較之下原木屋構成材料需要較大斷面 之木材,有效提升原木料加工產品之利用效率,
具有節省有限的森林資源之效。不但建造過程 無污染,拆除後材料亦可回收再利用,相當具 有環保性。
3. 施工快:框組式木構造因為建材尺寸標準化,相當適合工業 生產,有效縮短工期,從基地整理至現場施工 組立,最後室內裝修作業,工期僅需約 16 週,
相較於國內常見的 RC 構造,不但施工省時且 較經濟環保。
4. 耐震佳:木構造結構在抗震性能表現上明顯優於其他材料,
因材料本身質硬且自重輕,地表加速度作用在 建築物上所產生的能量小於其他構造建築物。
此外,木構材本身之撓度亦優於其他材料,可 以有效吸收地震能量並予以發散。
第二章 框組式木構造與防火性能探討概論
牆板構架之間柱一般採用規格材,所謂規格材是指按一定尺寸和模數 製成的實心鋸材,通常採用 2×4 或 2×6 垂直並列的間柱,按固定間距 排列。
因此詳細說明標稱尺寸 2×4 之間柱(斷面尺寸為 38mm×89mm)之間 距為 406mm,而標稱尺寸 2×6 間柱(斷面尺寸為 38mm×140mm)之間距為 610mm,通常在牆板最常使用 2×4 間柱,但 2×6 間柱的牆體厚度可提 供更高的強度與更佳的耐火性能,放置管線的空間彈性相對也較 2×4 間柱之牆體厚度為佳。
六、施工
框組式木構造牆體之施工組構,係採用 2×4 或 2×6 間柱組構牆體 之框架,外加覆蓋板材,框架內填塞防火棉(或隔音玻璃棉),共同結 合為牆體單元。國外常見覆蓋板材為石膏板,安裝時需使用螺絲釘,
國內常見的覆蓋板材型式為矽酸鈣板,在安裝時需先使用黏著劑固定 版材,再搭配釘槍將矽酸鈣板固定於間柱上。
而牆體之結構概念,係以按一定間距排列之間柱與覆蓋板,共同 組成一承重牆與剪力牆系統,來共同傳遞垂直力與抵抗水平剪力,必 要時可加斜撐或採結構板材補強。
圖 2-1 常見的框組壁式系統:(右)輕捷骨架架構 ,(左)平台式框 架架構