大型木结构建筑外墙。第1部分:规范要求和常用材料

2021年国际建筑规范(IBC)允许在III类建筑中使用大量木材产品, IV和V结构. 大型木结构建筑的结构框架元件通常包括梁, 列, 地板/屋顶板, 大量木材的一大优点是，这些元素通常可以暴露在室内. 然而，外墙通常由其他材料建造. 外墙施工规范允许的材料, 以及这些墙壁所需的防火等级(FRR), 不同的结构类型. 本文介绍了大型木材工程外墙的相关规范规定和常见类型.

建筑类型和允许使用的材料

在2021年IBC中，第602节定义了五种主要的建筑类型. I型、II型、III型和V型有子类A和B, IV型有子类A、B、C和HT. 以前被称为IV型结构的东西已被重新命名为IV- ht, 以及三种新型的iv - a型, ivb和iv - c允许比以前版本的规范更高的大质量木结构建筑. 有关高质量木材选择和设计影响的信息，请参阅WoodWorks 高质量木材 网页.

第三类建筑 (部分602.3)要求外墙是不可燃的，而内部建筑构件可以是规范允许的任何材料. 这意味着地板可以使用大量木材和轻框架木元素, 屋顶, 还有内墙. 作为要求外墙由不燃材料建造的替代方案, 当要求的FRR为2小时或更短时，外墙允许使用阻燃处理木材(FRTW)框架. 这导致外墙的以下选项:

• FRTW轻框架木墙，当要求的FRR为2小时或更短时
• FRTW大型木墙(e.g., 铁钉复合木材(NLT) /销子复合木材(DLT), 当所需的FRR为2小时或更短时(不常用)
• 轻钢墙
• 幕墙系统
• 其他符合规范的不可燃墙体系统

V型结构 (部分602.5)允许用规范允许的任何材料建造所有建筑构件. 大量的木材和轻框架木元素可以在整个结构中使用, 包括地板, 屋顶, 包括内墙和外墙. 与III型建筑不同，不需要不燃或FRTW外墙. 这导致以下常用的外墙选项:

• 轻框架木墙(非frtw)
• 大块木墙(非经frtw)
• 幕墙系统
• 其他符合规范的墙体系统(可燃或不可燃)

第IV类构造 (部分602.4)要求建筑构件为大块木材或不燃材料. 所有IV类建筑物(IV- a类, ivb, IV-C, 或IV-HT), 大型木材构件必须满足2304节规定的最小尺寸.用作地板、屋顶、梁、柱、内墙或外墙. 因为这种建筑类型部分是基于大型实木框架固有的和长期证明的耐火性, 轻框架木质材料(如.g.(2倍墙框架和木结构板)一般禁止使用，但有两个例外. IV-HT型允许使用轻型框架木墙材料用于:

• 外墙框架材料为FRTW，外墙要求额定使用时间不超过2小时
• 按照2304条规定的最低1小时FRR建造的内部分区.11.2.2

IV-A型、ivb型和IV-C型结构不存在这种例外.

在提供第602节第IV类建筑的一般材料要求时.4州, 外承重墙和非承重墙应为大块木结构, 或不可燃结构.“下面讨论了每种第四类子类别允许的材料之间的一些具体细微差别.

IV-HT型结构 (部分602.4.4)允许大量木材用于室内元素(地板), 屋顶, 光线。, 列, 和内墙), 但要求外墙是不可燃的. 作为要求外墙由不燃材料建造的替代方案, 当要求的FRR为2小时或更短时，该规范提供了两种替代方案:使用FRTW框架或使用具有FRTW或不燃覆盖物的交叉层压木材(CLT). 这导致外墙的以下选项:

• FRTW轻框架木墙，当要求的FRR为2小时或更短时
• FRTW NLT/DLT墙，当要求的FRR为2小时或更短时(不常用)
• 解释水平理论(最低. 4 in. 当要求的FRR为2小时或更短时，在外表面覆盖FRTW护套
• 解释水平理论(最低. 4 in. 厚的)外表面覆有不燃护套的, 当所需的FRR为2小时或更短时
• 轻钢墙
• 不可燃幕墙系统
• 其他符合规范的不可燃墙体系统

IV-A型、ivb型和IV-C型结构 (部分602.4.1, 602.4.2和602.4.3)允许所有建筑元素都由大量木材建造, 包括地板, 屋顶, 包括内墙和外墙. 当外墙使用大量木材元素时, 要求其外表面有不燃保护. 这导致以下常用的外墙选项:

• 解释水平理论(最低. 4 in. 厚)外表面覆盖不燃材料，提供至少40分钟的保护*
• 轻钢墙
• 幕墙系统
• 其他符合规范的不可燃墙体系统

*IBC表722.7.1(2)对不燃覆盖物提供了两种规范性选择:

• 1/2-in. X型石膏板= 25分钟
• 5/8-in. X型石膏板= 40分钟

像这样, 达到40分钟要求的最常见方法是用5/8英寸的层覆盖CLT墙板的外表面. X型石膏板. 请注意，可能还有其他FRR要求需要额外的不燃保护层, 如本文后面所述.

不同建筑类型外墙材料余量汇总如表1所示.

大型木材项目外墙的例子

外墙耐火等级

除了上一节提到的物质津贴之外, IBC为每种构造类型中的构造元素定义frr. 有关已通过防火测试的墙体组件列表，请参阅“WoodWorks” 耐火测试的大块木材组件和穿透件清单.

III型和V型结构 允许在所有建筑系统中使用大量木材和轻框架木材元素, 包括外墙(如所述). 要求的外墙FRR是承重或非承重的函数, 及其防火距离(消防处). 第III类及第V类建筑物外墙的frr载列于表2. 请注意内部与外部的frr变化. 墙的外表面. 这是基于Section 705.第5条规定:

“防火间隔距离大于10英尺的外墙，其要求的耐火等级应符合从内部暴露在火中的等级. 防火间隔距离小于等于10英尺的外墙，其两侧受火时的耐火等级应达到要求的等级.”

IBC表601和表705中要求的评级中较高者.5管理. 消防处决定该等级是适用于墙的两侧还是只适用于内表面. (在加州建筑法规中, 任何由州消防局长办公室管理的建筑申请, 包括租住组别A, E, H, I, L, R, 所有的高楼大厦, , 外墙必须两面都有等级.)

IV型 子类别的要求frr不同(参见IBC表601)，以及木材是否可以暴露在建筑物内部或必须覆盖不燃保护. 参见“IV-A型、ivb型、IV-C型和IV-HT型建筑的木材暴露限值是什么??“关于木制品” 高质量木材 网页.  

哪些地方允许木材元素暴露在建筑内部, 他们必须提供完整的FRR. 如果木材元件被不燃材料覆盖, FRR可以计算为保护材料和第722节规定的木材构件的固有FRR之和.7. 欲了解更多信息，请参阅WoodWorks出版物， 演示高层木结构中大量木材构件的耐火等级.

在一般情况下, 第四类高温工程中使用的木材构件没有按照IBC表601规定的FRR, 尽管其他守则条文(例如住宅单位分隔或占用分隔)可能要求frr。. 一个明显的例外是外承重墙，根据表601有2小时FRR要求.

表3显示了几种常用住房的第IV类建筑外墙所需的frr.

IV-A型特有的另一个外墙配置, ivb和IV-C楼见第602节.4.1.1, 602.4.2.1和602.4.3.1. 这些章节要求, 除了大量的木板, 外墙组件中唯一允许的其他可燃材料是满足特定防火和防烟性能要求的防水屏障, 在上面引用的代码部分中概述.

所有建筑类型的外墙也必须符合第705条和第14章的要求, 以及所使用材料的相关代码部分. 泡沫塑料绝缘材料, 外墙组件中有时包括哪些组件, 必须符合第2603条的规定.

Summary

具有广泛的建筑类型，可用于现代大型木结构建筑的设计, 可以使用相应的外墙组件，包括大量木材, light-frame木, 和不燃材料. 了解每种建筑类型的材料余量和FRR要求, 根据建筑物的占用情况和墙体的受力情况以及防火间隔距离, 这是选择合适集会的第一步吗.