压缩土方块
大家好-你对压缩土块了解多少?我最近经常碰到它们，我想知道它们是否可以替代我一直关注的钢螺栓力矩框架设计。新冠疫情的延误让我有更多时间探索替代方案。
它们看起来比夯土结实得多，而且看起来不错。但r值很糟糕，约为0.25英寸。我想我根本不了解绝缘的物理原理，因为对我来说，沉重的砖石在阻碍热传递方面如此糟糕是毫无意义的。我不明白，像玻璃纤维绒毛或矿物棉这样的材料，何以比厚重的砖石材料更有性能。
在任何情况下，对压缩土块有什么想法?你认为这种土制的砖石至少能使用100年吗?
既然它需要额外的绝缘材料，那么在厚砖石周围放置绝缘材料的最佳做法是什么呢?绝缘材料应该放在外面还是里面呢?(在拉斯维加斯这样炎热的沙漠里——我忘了区号了。)我可能会用矿物棉。我不清楚发生了什么:完成墙内部的干墙或螺柱。我在想建一堵服务腔墙是否有意义。
谢谢。
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看了你关于钢框架的帖子，我不得不问:你在试图解决什么问题?
木质框架具有成本效益，可持续发展，易于理解。房子的框架只占完成结构成本的5%到10%，但试图做一些非标准的东西会推高项目其他部分的成本。如果你坚持用木质框架，屋顶工、干墙工、水管工、电工和暖通空调安装工都会感谢你的。
我只想要一所好房子。我想我也倾向于创新。我喜欢看到新的想法和进步。木质框架看起来很蹩脚，也许是因为我把它与亚利桑那州图森市几十年来建造的廉价房屋联系在一起。
在防止腐烂、翘曲、虫害和火灾方面，钢铁比木头要好得多。尽管它的耐火性能有些过于简化，因为钢在火灾条件下会迅速失去强度。使用ThermaSteel的方法，你把螺柱侧向，你会得到难以置信的r值——你基本上得到了纯绝缘的固体墙，就像SIPs。我正在考虑用坚硬的矿物棉来设计墙壁，而不是坚硬的泡沫。
砖石工程在我心中一直占有一席之地。当然，比木质框架要坚固得多。用坚实的泥土/岩石作为避难所有一种原始的吸引力。我只是很郁闷砖石建筑的r值这么低。
在美国西南部，虽然木质框架很常见，但并不像东海岸那样是一种默认的做法。在这里，你可以看到各种各样的砖石和土墙系统，从土坯、滑塌块、夯土、全砖，甚至是简单的混凝土块。和草包。我读着巴克敏斯特·富勒的书长大，住在离生物圈2号几英里的地方，我一直对有趣和创新的建筑方法感到兴奋。
现在还能买到高质量的木材吗?我以为现在这些树都很便宜，也许是因为这些树非常年轻和小，他们在私人管理的可持续森林里收割，他们不断地重新种植森林，并在一个交错的，长期的计划中收割。我以为所有的好东西都没了，或者很贵了，那些高大的，古老的，有坚固木材的树等等。我说错了吗?我甚至没有费心去看木材或给它定价。我以为现在的东西都很便宜。在西南部，高质量的房屋往往是用砖石建造的。
我不知道为什么你会期望砖石具有良好的绝缘性能。难道你没有把手放在石墙上或在室温下的石头地板上走过吗?它比大多数其他材料(如木头、塑料)感觉更冷。这是由于材料的高导热性，实质上是更快地从你身上吸走热量。热的时候也是一样。炎热的人行道几乎会烫到你的脚，而木头在同样的温度下只会感觉温暖。我会认为这是相当直观的，即使你不知道它背后的物理原理。
我不太记得我的热力学训练，但如果人行道很热就说明混凝土的绝缘性很差，这对我来说并不直观。某物在阳光下变热可能会产生相反的直觉——它是一个“好的”绝缘体。它看起来像是在保留热量而不是传导热量。
亚利桑那州的砖石墙在晚上会释放热量，所以这会让我认为它们擅长保温，而不是快速传导。总的来说，我认为人们的直觉是，重的、固体的材料应该善于阻挡物体，包括热量。实际的物理学对我来说似乎不太直观，特别是对于泥土材料，金属箔作为辐射屏障的工作方式非常令人惊讶，尽管我知道这只是热传递的一种类型。
在现场制造钢铁的难度也大得多。在工地上钻结构钢并不好玩。商业项目就像套件一样，所有的钢结构部件都是从钢铁制造商那里预先制作好的(打孔、焊接支架、切割横梁)，所以它们只需要在工地上用螺栓连接在一起。
钢铁在火灾中确实会失去强度，但在高于木结构在地上被灰烬堆成一堆的温度下。防火材料也有帮助(一层混凝土或我称之为“蓝精灵呕吐物”)。毫无疑问，钢铁比木头更防火。
新木材的密度往往小于旧木材。这主要是由于树木的咆哮使用了快速生长的树种。荷载表允许这一点(例如，代码允许在相同尺寸的托梁上比过去更短的跨度)，但根据我的经验，新的材料更容易分裂，也似乎更容易扭曲和杯状。但也不全是坏木头，你只需要更加小心。我还发现，真正的伐木场似乎总是比盒子商店有更好的木材。使用SYP代替SPF也可以使您的板子密度更大、更结实。如果我正在做一些选择，比如在最小尺寸的托梁中最大化地板刚度，我会使用MSR分级(机器应力分级)木材，而不是通常的视觉分级(#1，#2等)材料。但是你要为MSR木材付更多的钱。
顺便说一句，砖石是一种糟糕的绝缘体，因为它的密度和原子结构。传导的热传递依赖于材料的某些原子性质，就像导电性一样。轻质绝缘材料主要由空气组成，空气是一种非常差的热导体。最好的绝缘体是真空(根据定义，真空中什么都没有)，因为没有任何东西来传导热能。虽然真空必须被封闭，这使得它很难在正常的应用中使用。
比尔
嗨，比尔，我不像你那样担心钢铁会成为麻烦。在美国、澳大利亚等地，人们一直在建造钢结构房屋。虽然它远没有木框架那么常见，但这里有3.3亿人，所以更罕见的选择加起来形成了一个大市场，有着既定的做法。
你通常不会在钢框架的房屋中看到结构钢。那是商业等级。在住宅中，他们通常使用轻型钢，这与结构钢不同。螺柱是开放式的c型槽，与木螺柱的形状和大小相同(只是它们是部分开放的)。
所有这些都是标准化的，有跨度长度，所有这些都是根据螺栓、托梁等的尺寸来排序的。我想这都是预先预定的合适的长度之类的。在现场搭建钢架应该比木架更快更容易。
蓝天螺栓弯矩框架实际上使用了一点结构钢，这是不寻常的。他们使用中空结构截面作为角柱，我认为这是他们设计的关键。所有其他的钢，用于横梁等，都是轻型钢。
我现在正在盖一所房子，里面有一些钢铁。当木材的强度不足以满足建筑师提供的空间时，结构工程师指定了钢材。至少在这里，无论是材料还是装配成本，钢铁都比木材贵得多。
我并不是说这很麻烦，实际上我更喜欢用钢做的工作——每件事都是直的，方的，每一次!所有的维度都是他们应该有的，每次都是!当你驾驶一个紧固件时，没有东西会裂开。我主要做商业工作，在这些项目中我主要用钢铁进行设计。我运行我的图纸，把它们发给制作师(他们几乎总是为他们的商店重画所有的东西)，然后很快地得到我的东西。很好。但是在现场制造东西确实很糟糕。
住宅承包商往往不熟悉钢材。他们习惯了木头。我甚至遇到过不喜欢使用钢材的住宅建筑师。在我父亲的小屋中，我不得不对一根钢梁进行一次荷载计算，因为当地的建筑师不想使用钢材，而木材会导致梁下的间隙过低。值得赞扬的是，这位建筑师确实告诉我，他对钢铁并不熟悉，因为他接触钢铁的时间不够多，所以他更喜欢谨慎行事。我只是为这个项目做了一根横梁的工程设计并指定了材料。承包商很惊讶，当用商人习惯的方式来做的时候，钢铁是如此的便宜。
我认为这是住宅项目中钢材出现问题的常见原因——设计团队和承包商都不熟悉它。船员更习惯于大LVL梁比大梁。根据我的经验，对于给定的梁，钢通常比等效的木梁更便宜，而且在相同的刚度和承载能力下，钢梁的尺寸会更小。
我很少使用轻型钢，除了非承重的商业墙。我的工作主要是在电信领域的重工业类型的项目，所以我们所有的东西对于轻型的东西来说都太重了。我们使用了大柱子和大梁，楼板上有混凝土。我知道一个项目，把一个750千瓦的发电机放在大约30层楼的顶部。有趣的是，他们使用了空中起重机服务(大型直升机)来吊装。这是在I75号公路上，我记得工作人员在观看空中起重机工作的人们中担心会在高速公路上发生事故。
比尔
我需要你帮我修房子!
我真希望轻型钢能更结实些。大多数仪表的产量只有33 ksi。一些供应商，如Clark Dietrich, Steeler等，提供由更坚固的钢铁制成的螺柱，但在每一个实例中，他们抓住机会使钢铁更薄。任何强度的增加都可以通过制作这些超薄的铆钉来抵消。
我不理解建筑行业的心态，这些工程师等等的心态。没有任何进展。任何强度的提高都是减少材料使用的机会。他们只是在原地踏步，从未对房屋的强度或硬度产生过净改善。
或者他们会倒退，就像建筑商正在推广的“高级框架”。它是2 × 6的木框架，使用尽可能少的木材，24英寸的中心和各种其他步骤，从结构中剥离尽可能多的材料。是的，很“高级”。
我很想在某个时候看到我的单屋顶的想法，我们会有一个整体的高强度玻璃纤维或碳纤维屋顶。忘记所有这些胶合板或OSB板，你会有一个无缝结构，工厂制造。它会坚固得多，而且不受天气影响，会永远存在。理想情况下，太阳能几乎是内置的。我们只会有薄的，平装的面板，没有工具的安装，可能只是迅速就位，在每个面板中心的屋顶上有工厂制造的开口。它将是超级防水和难以置信的强度。面板将是屋顶材料，而不是瓦或瓷砖。
因为工程就是权衡。如果你能得到更坚固的钢，那么你就应该用更少的钢来达到同样的效果。如果你需要更多的力量指定一个更大的螺柱或更多的他们。
如果您按照代码进行构建，那么您的结构将足够强大。为了使用更多的钢材而使用更多的钢材，这与良好的设计背道而驰。
大多数用于房屋的材料是刚度而不是强度有限的。楼板托梁一定尺寸的原因是为了限制挠度，而不是因为它们会断裂。
这意味着即使你使用花哨的高强度钢，你也不能使螺柱/梁/柱更轻，因为它会偏转太多(所有的钢都是相同的刚度，无论合金或热处理)。在大多数住宅应用中，更高规格的钢材几乎没有什么好处。
作为一个旁注。我目前正在建设一些东西，有CFS螺柱和木材建设。CFS的材料成本要高出50%，所需时间是它的两倍。几乎每个连接都需要一个特殊的紧固件，这为构建增加了相当多的额外物流。你几乎可以用两盒钉子框定一整个房子，但你对慢性疲劳综合症肯定做不到。
让所有的材料都达到精确的尺寸和直线是很好的。然而，如果你为这段时间付费，它很快就会累积起来。所以一定要有合理的理由来选择施工方法。
BlueSolar,
优化材料的使用，这难道不是工程的主要目标之一吗?建筑物所经历的破坏几乎从来不是由于其结构材料强度不足造成的。它们是由于这些材料受到损害(通常与潮湿有关)，或受到超出所选建筑方法范围的力量(龙卷风、地震等)。你想要加强的结构组件是什么?为什么?
所以我订阅了汽车杂志，多年来，我一直在读关于新一代的汽车模型如何提高X%的车身刚度或刚度。这是汽车工程中反复出现的主题——每次他们重新设计一辆车(通常每6年左右)，他们都追求更大的刚度和强度。此外，他们还强调了受车身刚度影响的噪音、振动和NVH性能的改善。
汽车工业一直在引进越来越强的钢，现在被称为高级高强度钢(AHSS)。他们用其他材料做实验。当钢铁变得更坚固时，他们确实倾向于减少钢材的使用量，但他们仍然稳步提高车身刚度、抗撞性等。他们不会静止不动。
我猜我是在假设，如果不是因为主导行业的懒惰文化，房地产业也会有类似的发展。在细节方面，我想到的是对极端天气的弹性，以及整体刚度，以减少噪音和咔嗒声。还有，抗震能力，虽然我不认为这适用于拉斯维加斯的建筑。
我还认为屋顶的强度还有很大的提升空间，因为我读到很多屋顶不能支持普通的太阳能热水器负荷，甚至一些较重的类型的屋顶。
对于墙壁，Nichiha对纤维水泥板壁板的要求比James Hardie更高，这样20规格(33 mil)的结构钉就不能满足要求。对于这类事情，我默认的方法是在构建时轻松地超过最低要求。所以我想要坚固的钢钉，和一个非常坚固的屋顶，可以支持任何可预见的负荷，等等。
我可能被误导了，以为建筑业可以或应该像汽车工业一样，稳步提高其材料和整体结构强度。也许没有太大的空间来改善有形的成果。看起来至少有一些机会来确保你有坚固的，有弹性的墙壁和屋顶结构。
BlueSolar,
当然，我完全赞成通过工程改进来解决实际问题。汽车越强越安全，性能也可能越好。但你不会从加强房屋结构中看到类似的收益。你可以很容易地通过改变护套上的紧固件时间表，添加一些辛普森五金来改善房子的结构质量。但这样做的唯一理由是要解决一个已知的问题。是什么让房子运行良好并提高它的寿命，几乎完全与组件的控制层有关。所以这就是你看到行业不断进步的地方——这也是你要集中精力的地方。不要在没有明确目标的情况下过度建造建筑。
正如Malcolm提到的，工程就是权衡。举个例子，当我为客户设计一个电池厂时，他们可以现在支付更多的钱，在更换之前有更长的寿命，或者现在支付更少的钱，更快地更换电池组。总的来说，更长的寿命是更便宜的，但有时客户有其他的预算问题。工程师的工作是以最低的成本满足项目性能规格，并根据客户的需求进行设计。有时这意味着设计最低的安装成本。有时目标是最低的生命周期成本。如果我在设计宇宙飞船，那就是要尽量减少重量。不同的项目，不同的目标，而不仅仅是“原地踏步”。
制造商设计出的产品在保修期过后仅能使用几天，这种惊人的能力证明了材料的质量。当质量非常高，非常一致时，可以很好地了解参数，以非常准确地预测设备的寿命。客户可能并不总是这么看事情，但这是真的!如果材料的质量较低，一致性较差，就不可能准确预测一件东西的使用寿命。
注意，当指定钢螺柱时，您可以指定强度和规格。如果你想要更强，得到一个螺柱由相同的钢合金，但在更厚的规。商业供应商应该没有问题为您提供您所需要的任何东西。
比尔
“这是汽车工程中反复出现的主题——每次他们重新设计一辆车(通常每6年左右一次)，他们都会追求更大的刚度和强度。”
刚度和强度的提高是对使用更少材料的设计要求的响应。更少的材料=更轻的重量=更好的燃油经济性，这本身就是对越来越严格的CAFE标准的回应。ICE几乎已经利用了任何其他方式可以获得的效率收益。
此外，他们还强调了改进的噪音、振动和NVH性能，这些性能会受到车身刚度的影响。”
没错，但不是你暗示的那种方式。增加重量会抑制振动。降低车辆重量是以增加NVH为代价的，因此必须解决这个问题。就NVH而言，考虑基线是什么也很有用。例如，如果通用汽车吹嘘Silverado卡车的NVH得到了改进，那就不是改进;他们刚刚纠正了一个大问题。
“我想我是在假设房地产也会有类似的增长……”
值得注意的是，汽车行业的效率和(尤其是)安全改进在很大程度上是因为行业被迫将这些改进纳入每一辆汽车。
如果说建筑业有什么要向汽车行业学习的话，那就是如何将他们必须达到的绩效水平推向市场。
看看草包墙。它可以是柱梁结构或承重结构。与土、石灰、矿砂水泥石膏绝缘性好。
它们通常有多厚?人们如何管理墙壁超厚的门窗?似乎所有的标准组件都适合2 × 6的墙壁。
同样的方法，你做双螺柱墙或外部绝缘。你可以在内部或外部增加边框。