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当前消息!关于美国的三合板房子
2022-10-05 15:33:30 来源: 君士鸡丁

观网上最多的一个梗就是“美国的房子都是木头三合板造的,风一吹就倒”和与之相关的各种自我精神胜利法。

我虽然不是建筑专业人士,但是我家有建筑专家,读书的时候也接触过一些建筑结构设计的知识,所以我可以说一说这个事。


(资料图)

第一,美国的房产税和房子材料没有关系。用钢筋混凝土盖的也是1.3%,用木头盖的也是1.3%,用钢结构的也是1.3%,你就是真土豪用金子盖,还是1.3%。

第二,这世界上有个职业叫结构工程师OK?这世界上有个东西叫建筑结构设计规范OK?所有的建筑在设计的时候都要照规范来,要经过严密的结构计算,不是农村砌猪圈随随便便拍脑袋就盖了。在美国,造房子一样要出结构计算书,要拿到政府去审批的,合格了才发施工许可证。如果木头房子真是风一刮就倒了,那结构工程师要吃官司的。

第三,用什么材料盖房子,和房子的用途与建筑成本有关。而建筑成本首先要满足安全性的需要。如果计算出来木结构无论如何不能满足安全性,那么打死也不会用木头盖。美国的民居喜欢用木头,主要是下面几个原因:材料充足、施工方便、能满足建筑结构安全性、价格适中、再加上传统因素。

顺便科普一下建筑结构选型的知识。不是所有的建筑都要越结实越好。事实上“结实”根本不是一个可操作性的衡量标准。建筑结构的安全强调的是三方面:强度,刚度和稳定性。非常粗略的讲,强度就是不会断裂,刚度就是不会变形,稳定性就是在地震、台风来临的时候不会共振发生突然的倒塌或者倾覆。根据材料的不同、结构形式的不同,一般的建筑会有下列几种类型:

木结构建筑:主要使用木材,承重结构是木质的梁柱,有的会用木桁架。木结构的优点是自重轻,弹性好,抗震性能佳,一旦破坏修复起来容易。缺点是强度(相对其他材料)差,再就是不防火。所以木结构建筑不能盖太高。但是一般三五层的木结构建筑,在各方面都不逊色于其他结构形式,所以被广泛的用作民居。

砌体结构/混合结构:主要使用砌体(砖)。现在很少有纯砌体结构了,绝大多数所谓的“砖瓦房”都是混合结构。由砖砌体和混凝土梁/柱共同承重。砌体的优点是在某些地区比木材容易取得,抗压性和保温性好,施工简便。缺点是抗拉性很差,因此在主要受拉的部位(比如梁和楼板)要用混凝土补足。再就是砌体的韧性很低,容易突然开裂,所以抗震性能比较差(甚至不如木头)。砌体/混合建筑一般不能盖太高,7层以下。

木头和砌体的建造成本差得没有太多。我查了一下,在美国这边,木头房子的建造成本每平方米也就比砌体低 10%-15% 左右,所以造价不是主要的考虑因素,纯粹就是因为习惯。事实上美国东海岸尤其是新英格兰地区,砌体结构的房屋是很常见的。只是在中西部和南部,由于冬天没那么冷,对房屋的保温要求不那么高,所以木结构才成为主流。像加州这种地震频发的地方,木结构比砌体在抗震方面要优越很多。

混凝土结构:主要使用现浇的钢筋混凝土。这里我想强调一句,混凝土不是水泥!混凝土的主要成分是石子(骨料),沙子,水泥和水的混合物,通过复杂的化学反应产生交联,形成类似石头质地的人工建筑材料。混凝土的强度远远大于木头和砌体,但是仍然相当脆,而且混凝土的抗拉能力远低于它的抗压能力,所以要在混凝土承受拉力的部位布上钢筋,由钢筋承受拉力,这就是钢筋混凝土。钢筋混凝土的造价远远高于木头和砌体,施工复杂度也大得多,要支模、扎筋、浇筑、振捣、养护、拆模……所以不是打到一定体量的房子,不值得用混凝土来造。

混凝土结构也有很多不同的结构构型。最常见的是框架结构,由现浇的混凝土梁柱组成的框架沉重,砌体墙只是用来填充分隔的,不承重。优点是可利用空间大,形式灵活,缺点就是不能盖太高,差不多十五六层就是极限了。再高就要用剪力墙结构。剪力墙结构是靠现浇的混凝土墙承重,缺点是空间布置不够灵活,混凝土墙不可以随便敲。但是剪力墙可以盖到很高,30层40层也没问题。也可以把剪力墙和框架结合起来,形成框架剪力墙结构,剪力墙在中间提供支撑,四周延伸出框架提供大空间。如果再高,主要的外力可能就不是建筑的自重,而是横向的风荷载。这时候剪力墙都可能不够,就要采用框筒结构,就是用很粗的柱子在建筑中心围成一个筒状,所有的柱子窄的一面向外对抗风压。框筒结构还可以做成筒中套筒,进一步增强抗风能力。我国大部分的超高层建筑,比如上海陆家嘴的三座高楼,都是这种筒中筒结构。只不过它们用的是钢结构而不是混凝土。

钢结构的强度和刚度都是所有材料里最高的,但是造价也高,所以钢结构基本只用来建造大体量的公共建筑,比如鸟巢和上海国金中心这种,用来造民宅极不合算。当然如果是富豪,乐意用钢结构来造小别墅,那纯粹是有钱难买乐意,不在讨论范围之内。钢结构还有一个缺点就是抗火性能不如混凝土。钢结构烧到500度左右的时候会突然失去强度。当年911的世贸大厦就是钢结构,一个普遍的猜测就是撞击引起的大火导致钢结构升温,所以一下子就垮掉了。所以钢结构也不是除了贵什么都好,钢结构建筑的消防要求是非常严的。

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通过以上介绍,可以看出对一两层的独立民宅来说,木结构和砌体是成本-效能折衷后唯二的选择。用现浇混凝土盖民宅完全不经济也不现实。而对普通民居而言,木结构和砌体可以说各有利弊,没有谁全面压倒谁的问题。

还是那句话,只要是正经结构师算出来,正经contractor造的房子,都是满足需求和规范的,都可以放心大胆的住,也都别有什么优越感。

关于灾害的问题。美国确实是一个灾害比较频繁的国家,尤其是飓风/龙卷风。但是灾害的发生都有一个概率问题,我们不可能,也不应该以“无论发生多大的灾害这房子都不会塌”为目标去设计房子,这样设计出来的房子的成本是不可接受的。各国的建筑规范都已经考虑了当地灾害发生的频率和烈度,把对抗“某个级别的灾害”作为设计的目标,中国也是一样。比如上海是一个地震高发区,上海的建筑设计规范就要求“七度烈度八度设防”——上海较大可能发生烈度为7度的地震,那么建筑就要按照对抗8度烈度去设计。如果上海发生了9度烈度的超大地震呢?对不起,那些8度设防的房子照样会损毁倒塌。但这属于设计规范之外的极小概率事件了。同样的,美国的建筑规范对房屋的抗风能力也有要求,只要满足了要求就是合规的房子。如果发生了特大的飓风超过了建筑规范的要求而房屋造成了损毁,一样也是不可抗力啊。可能因为美国经常发生飓风,每次损毁的房屋不在同一个地方,但是被媒体聚集起来,就会给人“美国的房子怎么总是一吹就坏”的感觉,再加上很多别有用心的人故意放大这件事,就会跟人造成“美国的房子都跟纸糊的一样”的感觉。说句不好听的,如果有人把中国地震洪水灾后被损毁的房屋新闻收集起来,照样可以编出一个“中国人都用烂泥碎砖盖土坯房”的谣言来。

中国飓风发生的范围本来就比较小,再加上中国人口密度大,高层建筑多,所以混凝土建筑比美国常见。和粉红主义相结合,就形成了“中国人聪明富裕懂得用水泥盖房,美国人愚昧贫穷只会用三合板盖房” 的刻板印象。其实大家生活在这个世界上,谁有资格笑话谁呢?全世界的结构工程师都是读美国工程师铁木辛柯的《材料力学》成长起来的。

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