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建筑科学

在平铺板住宅中尽量减少混凝土

无论你的目标是降低建筑成本,还是最小化对环境的影响,或者两者兼而有之,都有一些实用的方法可以用更少的混凝土建造房屋

在过去的十年里,我的大部分工作都是设计装修和新房子,现在我又开始建造了。但我有时也会帮助客户对其他人设计的房屋的细节进行微调。

2017年初,我被聘请为一个小型高性能住宅的细节提供咨询。业主尼克和他的母亲,他正在为她建造房子,他们非常关心我们的环境,并希望通过全球变暖排放的透镜尽可能减少体现碳和运营碳,这与体现能源和运营能源相似。

尽管暴露的密封混凝土板在高性能住宅的成品地板中很受欢迎,但混凝土的碳足迹很大,占人为温室气体排放的10%。尼克和他的母亲坚持要用当地锯成的、看起来温暖的白松地板。他们不想要地下室或爬行空间,这是东北部地区的传统选择,因为它们需要额外的劳动力和材料来建造,而且很难详细描述,以保证它们不会潮湿(以及由此产生的霉菌)。此外,在地面以下不远的地方有岩台(当地对基岩的称呼),我们甚至不确定是否能在一个爬行空间获得符合代码的许可。他们致力于平板的概念,而不是混凝土材料。

尼克问我们地板下面是否真的需要混凝土。传统智慧的答案是肯定的:我多次在混凝土上安装和/或指定木地板,虽然组件可以有多种处理方式,但它们总是在某个地方包含一层混凝土。但后来我想起了建筑商Stephen DeMetrick和建筑师Steve Baczek的一个项目,其中包括一个无混凝土的地下室。他们在没有混凝土的情况下,在泡沫和蒸汽缓凝剂上漂浮了两层重叠的地板。但那是地下室……

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45的评论

  1. 专家成员
    迈克尔·玛蒂||# 1

    有一点需要澄清的是,这栋房子建造的地方实际上并不要求建造霜翼,只要垂直外保温层至少低于地面12英寸。但是当你超过了最低隔热标准时,你就减少了从有条件的空间向下推的热量。ASCE 32-01霜保护浅地基的设计指南并没有真正解决这个问题,所以我折中了他们对无条件建筑的要求,在我的区域,需要4到5英尺的霜翼来保留天然地热能,以防止地基处的地面结冰。

    1. jms_designbuild||#2

      很棒的细节,很高兴听到一年之后它的表现完美无缺。我最大的犹豫之一是吱吱声。我在蒙大拿州设计了一些FPSF高性能房屋,其中有单板和浅爬行空间。我总是根据上面提到的修订建设者指南将它们设计为不加热的建筑物,因为我付出了如此大的努力,试图不将任何热量从建筑物注入地面。在整个周长用EPS泡沫做完整机翼的成本似乎是相当便宜的保险,以确保未来不会出现任何冻胀问题或其他与不挖到霜冻深度有关的结构问题。到目前为止,我的任何项目都没有问题。再次感谢分享。我一定会在未来的项目中记住这种方法,尝试消除一些具体的东西。

      您是否了解与绝缘筏板或更传统的绝缘(完全包裹)单层板相比,其成本如何?

      1. 专家成员
        迈克尔·玛蒂||# 3

        谢谢你詹姆斯。虽然EPS霜翼是很好的保险,但它们确实代表了碳,所以我尽量不过度使用。你可以使用回收的泡沫,但它没有我喜欢的抗虫硼酸盐处理,只有新的EPS(即使这样也有点难找到)。

        很高兴听到你在fpsf上没有任何问题。Mike Guertin刚刚在Instagram上发了一条消息,说他打算尝试和我写的类似的方法,只不过是用了防霜的永久性木质粉底。在我所写的项目中,我们在确定icf作为diy友好的方法之前考虑了几种不同的基础类型;如果与混凝土承包商合作,那么浇一堵坚固的墙可能会更简单。

        我没有具体的成本信息,但当我向人们介绍这个想法时,我通常会说,如果你想要最便宜的系统,那就选择裸露的混凝土地板——只需用火山灰代替一些波特兰水泥。但如果你需要木质或瓷砖地板,考虑跳过混凝土,因为这是没有必要的。

        1. RussMill||# 14

          唯一能想到的是,在先进技术下扭曲2x4正成为一场噩梦。

          我想在贴纸上晒几个月就能解决这个问题了

          1. 专家成员
            迈克尔·玛蒂||# 15

            在讨论中确实提到了这一点,我们考虑了重叠的研华方法,以及使用LVL或PSL来代替新英格兰的标准框架材料云杉。业主/建筑商说,他很小心地只使用了直纹和直纹的木桩,而且他认为底层地板和成品地板对枕木的压力足够大,以至于枕木不会扭曲到足够严重的程度。让木材完全干燥也可以。

    2. 很好的||# 13

      嗨,迈克尔,

      伟大的文章。我会把你的混凝土自由板基础加高。大约3年前,我坐在浴缸里,思考如何将混凝土从地基上完全去除,同时使其无泡沫且性能优良。我想出了附件。从那以后,我们在上面运行了一个THERM模型,没有任何问题,并通过结构工程师进行了运行,它符合我们公司工作的西北太平洋地区的抗震要求。我也联系了一家CLT制造商,并得到了一些初步的定价反馈,它仍然比典型的挖掘/绝缘/基础/板高,但在15%以内。

      我们还没有在野外建造它,在可建造性时间表和MEP方面有一些细节需要讨论,但在理论上它似乎是可行的。真是令人深思……

      1. 专家成员
        迈克尔·玛蒂||# 16

        约书亚,你的设计很有创意,看起来能行。不错的工作。学习更多关于CLT的知识是我待办事项清单上的首要任务。

      2. 专家成员
        彼得·恩格尔||# 18

        有趣的想法。CLT当然会提供一个坚硬的地板。我有点担心CLT不够坚固,不能作为桩帽之间的梁。由于桩子比舒适板要硬得多,房子的大部分重量都将承载在桩子上,而CLT将横跨在桩子之间。你可以在周围的CLT上绑上一根工程梁来加强它。一根与墙宽度相同的梁将会工作,并适当地紧固和粘合到CLT地板上,将成为CLT的一部分。也许能让你降低地板本身的整体硬度。本质上是加固的CLT板。你甚至可以这样考虑内墙的负荷。只是没完…

        1. 很好的||# 19

          @ Peter,我认为这取决于一个人有多少堆,它们是如何连接的,以及CLT有多厚。我们的工程师不认为这是一个问题,但我当然不是工程师,你的观点是接受的。

          此外,我们有意使用舒适板来代替舒适板,因为我们认为我们可以将它们设置得比CLT底部高一点,这样它们就可以压缩并与地板底部完全接触。我们不打算让它在这种情况下有任何承载能力。

          1. 专家成员
            迈克尔·玛蒂||# 27

            约书亚,这是螺旋形桥墩上的被动屋https://www.ecocor.us/our-work/ash-point-passive-house

            我们建造这栋房子的时候,我为Ecocor工作,我帮助设计了框架细节,所以从某种程度上说,我是根据经验说的。螺旋码头是便宜的,但不是免费的,可能大约350美元/码头,但它取决于几个因素。

            在你的地板框架中,你可能会考虑的一件事是他们在停车场和其他大型结构中所做的事情,使用相对较薄的混凝土板(与你的CLT相当)与整体梁。搜索“T梁”可以看到这个概念。CLT制造商可能会为你做一些类似的事情,如果它有助于经济-你需要的码头越少,成本越低,建造起来就越容易。

          2. 很好的||# 28

            这是一个漂亮的项目,做得好!我想看看螺旋码头基础的细节。我猜它是由桥墩和横梁精心制作的,因为完成的地板看起来比地面高了几级。是这样吗?

            谢谢你提供关于T型梁的信息。我同意码头越少越好

          3. 专家成员
            迈克尔·玛蒂||# 36

            对#30的回应:
            约书亚,是的,因为这是一个被动式房屋,我们使用了充满绝缘的深工字托梁,按代码要求有18英寸以上的净空。托梁放在大梁上。

      3. 专家成员
        马尔科姆·泰勒||# 20

        约书亚说:

        这是一个非常有趣的方法。从概念上讲,它和迈克尔没有平板的平板有点不同。更多的是在桥墩上的地板,裙下的区域充满了绝缘。从这个角度考虑,使用CLT比平梁和楼板托梁有很大的优势吗?

        1. 专家成员
          迈克尔·玛蒂||# 23

          我同意马尔科姆对约书亚的设计的解释,即在结构上与码头建筑有更多的共同点,而不是在地面上的板,但它消除了码头建筑的一些主要问题——提供18英寸的清晰空间,空气密封,提供机械等。从工程的角度来看,更传统的框架地板可能会更节约资源,而不是使用clt -你将需要更少的木材和更少的螺旋墩。但我喜欢打破常规的思维。

          1. 很好的||# 24

            它类似于桥墩,但即使那些桥墩也使用混凝土(诚然,没有那么多),我的思想实验是不使用混凝土,所以忠于我自己强加的条款——这就是解决方案。

            我们考虑使用CLT的另一个原因是,人们可以在顶层使用不同种类的木材。在我们的案例中,我们会订购橡木,并使用顶层作为完成的地板。这是一个节省成本和时间的想法,因为我们可以省去地板和地板的安装。使用CLT的另一个原因是节省劳动力,因为(理论上)我们可以更快地设置地板系统。我们只需要4.5英寸厚的CLT,与使用梁和托梁相比,这将降低基础的最终地板高度。这也将使绝缘更容易,因为人们将不得不在托梁腔之间绝缘,而与CLT的情况并非如此。

            当然,这些想法中的一些可能值得也可能不值得CLT的麻烦(长交货时间,工程等)。另外,如果目的是为了避免开挖,那么最终地板的高度将高于平地基础上的楼板,从而导致ADA/可达性成为潜在问题。

            使用平梁和楼板托梁的想法是一个非常好的想法,也可以避免使用混凝土。我认为这是一种更传统、更平易近人的方式,值得进一步探索。

            无论采用哪种方法,人们都可以在一个平坦的地块上,拧入桩子,倾倒并铺上砾石,设置岩棉拍,然后设置地板系统。这将节省大量的成本——我知道在西北太平洋地区的挖掘和运输价格是非常动态的(而且主要是在更昂贵的方向),所以它是具体的。避免使用CLT代替框架系统可以节省更多的成本,并且比传统的基础/分层系统便宜得多。

            谢谢你提出这个想法,并加入到对话中来!这是这个网站的一大优点。

          2. 专家成员
            马尔科姆·泰勒||# 25

            乔纳森,

            如果我似乎在寻找这种方法的弱点,那是因为它真的很有趣,值得仔细思考。

            顺序有点复杂,因为在放置绝缘和CLT地板面板之前,管道必须粗糙并精确定位。

            另外两个地方看起来有点棘手,一个是连接和密封连续的蒸汽屏障,另一个是完成裙边,这需要一些东西来支撑它,由于害虫进入地板以下不可接近的区域的后果非常严重,一个更坚固的材料延伸到地面以下更深的地方。

          3. 很好的||# 26

            @Malcolm

            你把注意力集中在我们一直在讨论的关于排序的事情上。管道是一个棘手的问题,但不是可以克服的。我们认为可以很容易地在CLT中开辟一个凹槽,作为一个无门槛的淋浴盆,并且对于潮湿的区域有一些其他的想法。我们还讨论了一些关于蒸汽屏障的问题,其中一个想法是使用池塘衬垫。它是强大的可用性和负担得起的。我们认为也许我们可以在安装之前将其压到CLT面板的底部(确切的方法待定),然后提出一个解决接缝的解决方案。我们有一个兔子的细节,可以有一个蒸汽屏障包裹进去,然后在安装时用密封剂连接。关于裙子你是完全正确的-我们仍然在寻找想法,使它成为一个持久而有效的安装。我们有过几次,但都没有坚持下来。害虫问题是一个真实的问题,也需要考虑。

            谢谢反馈!

          4. 用户- 1067628||# 35

            如果主要目标是消除混凝土,螺旋墩是否只用于替换ICF茎墙。然后用与副板(地板)泡沫相同厚度的梁将它们跨开,将裙子和EPS附着在其外面。然后用翅膀上的泡沫来保护整个东西,然后像迈克尔上面做的那样继续。在桥墩和梁上的外部轴承,围绕着内部的防冻地板。横梁必须进行处理,哪一点切割成永久性木材可能更有意义。在这个问题上,螺旋墩(金属)的碳足迹会比混凝土少吗?

            最后,这里的文章、概念和讨论都很漂亮。谢谢你,迈克尔。

      4. yamaguchimartin||# 29

        约书亚,这是个很有趣的细节。我有一个问题。你打算怎么把墙底部的水泥板固定起来?它似乎没有一个表面可以钉或螺丝。

      5. Eric_Davis||# 43

        在GBA为一系列MPP(大型胶合板)1、2和3卧室住宅进行研究,我的公司正在进行原型设计,我认为我应该分享我们现在正在设计的第一个概念,因为我们遇到了约书亚提出的细节。在结构上,我们的MPP第一层楼板只需要2英寸厚,MPP墙壁2英寸厚。为了避免使用混凝土,我们在螺旋桩上设计了圆周梁。要想通过我们当地的建筑部门批准,就另当别论了…!

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  2. 专家成员
    马尔科姆·泰勒||# 4

    直觉上我是反对这种方法的,但你想得越多,你就越不应该使用这种方法。

    该组件的主要问题是,在某些气候条件下很难使用,你需要从安装底层地板,到安装屋顶,让建筑不受风雨影响。

    1. Northernbuilt||# 6

      我们刚刚在明尼苏达州北部做了一个类似的地板系统。房子的设计完全脱离了地基,不需要内墙来支撑任何屋顶负荷。在安装地板系统之前,房子是完全干燥的。我们没有使用防霜基础,而是选择了一个完整的ICF基础,在我的气候下,5英尺到脚底。

      1. 专家成员
        迈克尔·玛蒂||# 9

        兰迪,你想不想分享一下你的细节图?我的项目是我第一次这样做,总有东西要学。我只知道有几个人做过这种类型的系统。

        1. 专家成员
          马尔科姆·泰勒||# 11

          迈克尔,

          再想想,根据兰迪的评论,这可能就像使用2英寸x8英寸的窗台板一样简单,这样你就可以一直盖到屋顶,还可以把地板绑在外墙上。

        2. Northernbuilt||# 21

          我们稍微修改了粗略的图纸,汽障是在两张EPS之间。我们发现更容易最终分级,然后铺上一块泡沫板,这样我们就不必走过分级的岩石了。整个地板组件浮动在ICF和双底板之间。

          另一个修改,岩棉舒适板80线与ICF泡沫。然后,通风的雨幕将基础泡沫高出3/4英寸。

          1. 专家成员
            迈克尔·玛蒂||# 22

            细节不错,兰迪。我一直在Instagram (@ northbuiltpro)上关注你的建筑进度,但还没有看到你的建筑部分。

            您是否担心地板系统不与基础墙连接?我很担心它,所以我把研华横跨在泥槛上,并在内部浇铸了一个架子。但这两种方法都可能太过了。

          2. Northernbuilt||# 30

            我不担心地板没有绑在墙上。我们在双层底板和研华之间留下了1/4英寸的间隙,以防我们有一点膨胀,并确保下面的土壤被很好地压实。更担心的是雨水会淹没地板。

    2. 专家成员
      迈克尔·玛蒂||# 10

      马尔科姆,说得好。在我的气候区,你可能会想在手边放一块巨大的防水布,但在你所在的西北太平洋地区,它可能根本不管用。

      1. 专家成员
        马尔科姆·泰勒||# 12

        我正在建造一个小的附属建筑,用作民宿。因为地坪系统非常接近地面,所以只能从上面隔热。我不得不用池塘衬垫覆盖整个底层,直到我能把屋顶盖上。

        1. 专家成员
          迈克尔·玛蒂||# 17

          马尔科姆,几年前我设计了一个翻新项目,保留了现有的步行式地下室公寓,但把屋顶换成了两层半的增建部分。建筑商在地板上铺上了三元乙丙橡胶,建造了这座房子,并将三元乙丙橡胶留在原处作为空气屏障和质量阻尼器,以衰减声音。

          关于窗台板的好主意。

  3. CCM_CONSTRUCTION||# 5

    你考虑过使用晶圆晶单孔吗?应该更容易把eps在基础的基础。

    1. 专家成员
      迈克尔·玛蒂||# 8

      埃里克,我没用过那个产品。在图中的项目中,大部分基础直接位于壁架上,因此ICF形式被刻成适合,并且不需要单独的基础。它并不总是重要的完全绝缘底座,但当它是,我不知道如何Fab-Form Monopour将允许容易绝缘?

  4. RussMill||# 7

    太棒了!我一定要试一试。

  5. Geir_Gaseidnes||# 31

    迈克,你知道格莱维尔有进展了吗?他们似乎可能是一个坚实的替代一些技术使用泡沫以下级别。

    1. 专家成员
      迈克尔·玛蒂||# 32

      嗨,Geir,我知道这里有https://foursevenfive.com/glavel-foam-glass-gravel/但我还没有在项目中使用过它。通常很难让建筑商订购EPS,而不是现成的XPS;试图让他们在需要前9周订购袋装的砾石似乎是一种延伸。但这似乎是个好产品。

  6. Kevin_in_Denver||# 33

    我喜欢这种创新。然而,PWF或CLT地基将严重损害任何房子的转售价值。

    1. 专家成员
      马尔科姆·泰勒||# 34

      凯文,

      我不确定这在任何地方都适用。在这里,码头地基似乎对房地产价格没有明显的影响。在新奥尔良这样的洪水多发地区,情况似乎也是如此。这可能取决于你在哪里。

  7. 专家成员
    迈克尔·玛蒂||# 37

    回复#35:
    >如果主要目标是消除混凝土,螺旋墩是否只用于替换ICF茎墙。然后用与副板(地板)泡沫相同厚度的梁将它们跨开,将裙子和EPS附着在其外面。然后用翅膀上的泡沫来保护整个东西,然后像迈克尔上面做的那样继续。在桥墩和梁上的外部轴承,围绕着内部的防冻地板。横梁必须进行处理,哪一点切割成永久性木材可能更有意义。在这个问题上,螺旋墩(金属)的碳足迹会比混凝土少吗?

    安迪,这个想法很有趣。这种方法在我的项目中行不通,因为桥墩和壁架不是很好的组合,但在某些情况下,这种方法可能比传统的或防冻的永久木地基更好。我看过的数据显示,钢铁和波特兰水泥每磅材料都会释放1到2磅的二氧化碳。考虑到混凝土基础和码头基础的重量,我会选择钢。我不确定现代压力处理木材的碳足迹是多少——我可能会深入研究一下。(谢谢你的夸奖!)

  8. norm_farwell||# 38

    迈克尔,
    感谢你的这篇文章——我想了很长一段时间,有没有一种可行的低能耗替代品,可以取代无处不在的按级铺板的方法。一个问题:你指定了一个“重型蒸汽缓凝剂”而不是一个蒸汽屏障,所以这是一个0.1到1烫发的材料,我不明白为什么重型聚(烫发等级可能是0.01的“屏障”)在这里不能工作。是否需要少量的蒸汽传输?我遗漏了什么吗?

    1. 专家成员
      迈克尔·玛蒂||# 39

      诺曼,像许多建筑宅男一样,我尽量保持一致,从不使用“蒸汽屏障”这个词。有第1类、第2类和第3类蒸汽缓凝剂和蒸汽开启组件。楼板下使用的蒸汽缓凝剂为1级,小于0.1 perms。我通常指定Stego或Viper 10- 15密尔聚乙烯蒸汽缓凝剂,根据情况而定。

      1. norm_farwell||# 40

        谢谢你的澄清!

      2. maine_tyler||# 41

        听起来蒸汽屏障也是地板的主要空气屏障,对吗?

        在水分方面的考虑,你觉得上面的泡沫是聚更好的地方,还是它有更多的方式与它与其他构建的整合?

        我记得其他文章说过,当在平板上绝缘时,“什么先下(聚或泡沫)并不重要”。我觉得上面的聚合物更好,如果作为空气屏障来防止内部空气凝结在刚性下面(胶带似乎可以帮助/足够了),也许凝结在那里不是一个大问题。

        1. 专家成员
          迈克尔·玛蒂||# 42

          泰勒,没错,保利层也是地板上的密封层。我认为它最好放在泡沫上面的主要原因是,它可以干净地垂在四周的墙上,而不需要折叠和密封。加上它的习惯;当有混凝土板时,它也应该放在那里。但由于厚厚的碎石层和良好的周边排水系统,在泡沫下可能也会没事。研华的地板也非常密封,所以我认为不会有太多室内空气进入地板系统。

  9. acrobaticnurse||# 44

    我想知道这在一个更冷的中心区域3/4气候中是如何工作的,比如北卡罗来纳州的罗利,那里可能不需要隔热板。霜冻线是12英寸。是否只需在砾石上加蒸汽屏障和先进技术,或者需要EPS来保持稳定性?

    1. 专家成员
      迈克尔·玛蒂||# 45

      Eli,我不为温暖的气候进行设计,所以我不确定能量平衡,但IRC在北卡罗来纳州罗利(气候区4A)要求R-10次级板绝缘。在任何情况下,泡沫都不是稳定的必要条件,但我不会把木头放在可能低于露点温度的地方,所以我不建议直接把地板放在砾石上(有或没有蒸汽缓凝剂)。

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