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 and V construction. 大型木结构建筑的结构框架元件通常包括梁, 列, and floor/roof panels, 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), vary by construction type. 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.

Construction Types and Permitted Materials

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, and three new types—IV-A, 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 tall mass timber 网页.

Type III construction (Section 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, and interior walls. 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. This results in the following options for exterior walls:

• FRTW轻框架木墙，当要求的FRR为2小时或更短时
• FRTW mass timber walls (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)
• Light-gauge steel walls
• Curtainwall systems
• Other code-compliant, noncombustible wall systems

Type V construction (Section 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, including floors, 屋顶, and both interior and exterior walls. 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:

• Light-frame wood walls (non-FRTW)
• Mass timber walls (non-FRTW)
• Curtainwall systems
• 其他符合规范的墙体系统(可燃或不可燃)

IV型 construction (Section 602.4)要求建筑构件为大块木材或不燃材料. For all IV型 buildings (IV-A, ivb, IV-C, or 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, light-frame wood materials (e.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 states, 外承重墙和非承重墙应为大块木结构, or shall be of noncombustible construction.“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型-HT construction (Section 602.4.4) allows mass timber for interior elements (floors, 屋顶, 光线, 列, and interior walls), but requires exterior walls to be noncombustible. 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). This results in the following options for exterior walls:

• 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, when the required FRR is 2 hours or less
• Light-gauge steel walls
• Noncombustible curtainwall systems
• Other code-compliant, noncombustible wall systems

Types IV-A, ivb and IV-C construction (Sections 602.4.1, 602.4.2 and 602.4.3)允许所有建筑元素都由大量木材建造, including floors, 屋顶, and both interior and exterior walls. When mass timber elements are used in exterior walls, 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*
• Light-gauge steel walls
• Curtainwall systems
• Other code-compliant, noncombustible wall systems

*IBC Table 722.7.1(2)对不燃覆盖物提供了两种规范性选择:

• 1/2-in. Type X gypsum board = 25 minutes
• 5/8-in. Type X gypsum board = 40 minutes

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. Type X gypsum board. 请注意，可能还有其他FRR要求需要额外的不燃保护层, as addressed later in this article.

不同建筑类型外墙材料余量汇总如表1所示.

Examples of Exterior Walls in Mass Timber Projects

Exterior Wall Fire-Resistance Ratings

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.

Types III and V construction 允许在所有建筑系统中使用大量木材和轻框架木材元素, including exterior walls (as noted). 要求的外墙FRR是承重或非承重的函数, and its fire separation distance (FSD). 第III类及第V类建筑物外墙的frr载列于表2. Note the varying FRRs from the interior vs. exterior face of a wall. This is based on Section 705.5, which states:

“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 governs. 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. (In the California Building Code, 任何由州消防局长办公室管理的建筑申请, including occupancy groups A, E, H, I, L, R, and all high-rises, , must have exterior walls rated from both sides.)

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??” on WoodWorks’ tall mass timber 网页.  

哪些地方允许木材元素暴露在建筑内部, they must provide the full 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. For more information, see the WoodWorks publication, 演示高层木结构中大量木材构件的耐火等级.

In general, 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.

Another exterior wall provision unique to IV型-A, ivb and IV-C buildings is noted in Sections 602.4.1.1, 602.4.2.1 and 602.4.3.1. These sections require that, aside from mass timber panels, 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, outlined in the above referenced code sections.

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. Foam plastic insulation, which is sometimes included in exterior wall assemblies, must meet the requirements of Section 2603.

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 wood, and noncombustible materials. 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, is the first step to choosing an appropriate assembly.