How Wood-Frame Buildings Are Designed to Meet Fire and Structural Safety Codes

クイックアンサー: 規格に準拠した木製フレーム設計の 4 つの柱

安全に設計されたすべての木造住宅や商用低層構造は、相互に接続された 4 本の設計柱に依存しています。

1. グレーディング、エンジニアリング framing lumber 構造荷重の計算に従ってサイズと間隔が設定されます。
2. 時間単位で測定される特定の耐火等級を達成する耐火壁、床、屋根のアセンブリ。
3. 風荷重と地震荷重を基礎に安全に伝達する構造ブレースと接続ハードウェア。
4. 貫通部の適切な詳細表示 — を含む 木枠の窓 、ドア、ガレージ - したがって、防火性が損なわれることはありません。

これら 4 本の柱のいずれか 1 つでも欠けると、建物は表面上は構造的には健全に見えますが、法令で要求される耐火性や耐荷重の基準を満たしていない可能性があります。

構造設計: 安全性を考慮してフレーム木材のサイズを決定する方法

あらゆる木造フレーム建設プロジェクトの構造的バックボーンは、重力と横方向の荷重を支える間柱、根太、垂木、梁などのフレーム木材です。建築基準法では、建築業者が単に目で木材を選ぶことを許可していません。すべての部品は、視覚的なグレーディングスタンプまたは機械の応力評価によって文書化された段階的な構造能力を満たしている必要があります。

のような要素については、 デッキフレーム木材 , エンジニアは通常、標準的な住宅荷重に対して中央で 16 インチ以下の根太間隔と組み合わせた圧力処理済みまたは自然耐久性の種を指定し、住宅の屋外デッキに規格で要求される 1 平方フィートあたり 40 ポンドの活荷重をデッキが安全にサポートできることを保証します。

耐火性評価: 木枠アセンブリがどのように規格に適合するか

なぜ「可燃性」が「危険」を意味しないのか

よくある誤解は、木材が燃えるため、木造住宅は鉄骨やコンクリート構造に比べて本質的に耐火性が低いというものです。実際には、 石膏ボード、ミネラルウール断熱材、寸法木材で作られた耐火定格アセンブリは、1 時間または 2 時間の耐火定格を達成できます。 石膏ボードは火災時に後ろの木枠を焦がして断熱するため、多くの不燃性アセンブリに匹敵します。

一般的な防火アセンブリ要件

• 木造集合住宅建築の住戸を区切る内壁には、通常、最小限のものが必要です。 1時間耐火性能 .
• 家と付属の家を隔てる壁 木枠のガレージ 通常、IRC セクション R302.5 および R302.6 に従って、最低 1 時間定格の壁と自動閉鎖防火扉が必要です。
• タウンホームやアパートのユニット間の床/天井アセンブリでは、階間の火災の広がりを遅らせるために 1 時間の定格が必要なことがよくあります。
• 敷地境界線近くの外壁には、地方条例で指定されている防火距離に応じて耐火等級が必要な場合があります。

構造ブレース: 風荷重と地震荷重に耐える

防火安全性を超えて、木造住宅は過度の揺れや崩壊を起こすことなく、風や地震による横方向の力に耐える必要があります。規範は、規範的なブレース要件または設計された横方向の設計を通じてこれに対処します。

地震の多い地域や風の強い地域では、エンジニアは多くの場合、 連続負荷経路設計 これは、屋根の外装から基礎のアンカー ボルトに至るすべての接続が、弱いリンクなしで荷重を伝達することが検証されていることを意味します。この要件により、過去 20 年にわたる大規模な風や地震の際の木造住宅の構造破損が目に見えて減少しました。

開口部のディテール: 木枠の窓、ドア、ガレージ

窓、ドア、ガレージの入り口など、木枠の壁のすべての開口部は、正確に詳細を説明していないと、構造上の荷重伝達と耐火性の両方において潜在的な弱点となります。

木枠の窓

A 木枠の窓 開口部には、スタッドによって運ばれる荷重を開口部を通るのではなく開口部の周りに向け直すために、適切なサイズのヘッダー ビームが必要です。ヘッダーのサイズが小さすぎることは、検査中に見つかる最も一般的なフレームの欠陥の 1 つであり、建設後何年も経ってから窓の上に目に見えるたるみや亀裂が生じることがよくあります。

木枠のガレージ

A 木枠のガレージ 住宅に取り付けられたものは、車両、燃料、保管されている化学物質によって火災が発生する可能性が高まるため、独特の火災リスクが生じます。通常、規制では、隔壁と天井が最低 1 時間の耐火定格を満たし、ガレージと居住スペースの間のドアが 1-3/8 インチ以下の厚さのソリッドコアまたは耐火ドアとして定格されることが要求されます。

規定の精査の下で木造住宅をどのように比較するか

北米の低層住宅は木造軸組工法が主流だから―― 米国で建設される新築一戸建て住宅の約90％を占める — 建築基準法は、鉄鋼やコンクリートの規格に対する後付けとして扱うのではなく、この材料を中心に特化した広範囲にわたる特定の規定 (IRC 第 3 章から第 8 章、IBC タイプ V 建築規則) を進化させてきました。

この規格の成熟度は、今日、正しく許可および検査された木造住宅が、他の建築タイプと同じ安全哲学に従って設計されていることを意味します。つまり、荷重を定義し、荷重経路を検証し、すべてのアセンブリの耐火定格を確認します。規格に適切に従えば、材料自体が安全基準を下げることはありません。

コードのコンプライアンスを損なうよくある間違い

• コストを削減するために、サイズが小さいまたは等級付けされていないフレーム木材を置き換えると、計算された荷重経路が損なわれます。
• Cutting or notching structural studs and joists for wiring or plumbing beyond code-permitted limits.
• Skipping fire-rated drywall or door hardware between a house and an attached timber framed garage.
• Failing to install required hold-downs and metal connectors in high-wind or seismic zones.
• Using non-rated or improperly flashed timber framed windows in fire-separation-critical wall locations.

規格に準拠した木枠設計の最終チェックリスト

Whether you are designing a single wood frame house or a multi-unit wood frame building, verify the following before construction begins:

• すべてのフレーム木材は目視ではなく、構造計算に基づいて等級付けされ、サイズが決定されます。
• Fire-resistance ratings are specified and documented for all required walls, floors, and doors
• A continuous structural load path is designed from roof to foundation
• Headers above all timber framed windows and doors are sized for the load above
• Garage separation walls and doors meet minimum fire-rating requirements
• Decking frame timber is sized and spaced for the applicable live load

これらの要素が部分的にではなく体系的に対処されると、木造建築物は現代の建築基準法で要求される防火および構造安全性の基準を常に満たし、多くの場合それを上回ります。