木作与框架算量

一份木作与框架算量的计量参考,涵盖如何对木质和轻钢龙骨的墙体、楼面和屋面进行算量:墙体计量所依据的参考线、洞口如何处理、立柱(龙骨)、上下槛、楼板搁栅和椽条如何由间距推导得出、覆面板如何换算为整张板材,以及每一项背后所依据的已发布标准。

木作与框架算量从平面图和立面图中计量建筑的结构骨架,进而推导出建造所需的木材、板材和连接件。它涵盖施工规范第6分部(木材)和第5分部(冷弯型钢)。框架在很大程度上是一个推导型专业:你只需描摹一小组几何要素(墙体走向、楼面与屋面平面、山墙三角形),几乎所有计价项目都由它们计算得出。立柱由间距得出,上下槛由走向得出,覆面板的整张数量由面积得出。

有两点让框架算量容易出错,本指南正是围绕这两点展开。第一,你计量的数量与你下单采购的数量,是同一几何体上的不同单位:投标报价中报的是延长(线性走向)和覆面板面积,而材料采购单上则是木材的板英尺、整张板材,以及立柱或槽钢的件数。第二,长度轴与面积轴对洞口的处理方向恰好相反。洞口从不缩短墙体的走向,但它确实会减少覆面板面积并增加框架构件。本文是关于方法、单位和已发布标准的参考,而非成本指南或投标操作手册。

参考线:框架不按饰面计量

最常见的框架长度错误,是把墙体量到饰面专业所用的石膏板或抹灰饰面线上。框架长度应改为沿立柱线计量,而北美制图惯例是不对称的。外墙和承重墙以立柱外面为基准定位,因为基础、边梁和覆面板都对齐在那里。内隔墙则按中心线计量,因为按中心间距布置的龙骨能被中心线长度整除,且节点处可自相平衡。较大的商业工程有时改为将隔墙标注到框架面。选错参考线会使每一端的走向偏差约半个立柱宽度,并使每一项推导出来的数量都随之偏移。

这种区分是北美既定的放线惯例,而非某条已发布的规则,因此应以图纸所声明的标注基准面为准。在 RICS NRM2 之下,这个问题不复存在:第16工作章节按所注截面沿构件长度计量框架构件,而中心线就是实用的估算线。

中心线节点与半宽扣减

当中心线走向乘以墙宽时,墙体相交处会被重复计量,而其修正是工料测量惯例中的一项标准。L 形转角可自相平衡:一条边上被重复计入的部分,恰好等于另一条边上被漏算的部分,因此无需调整。T 形交接或十字墙则会重复计量,所以你要在每个节点扣减半个墙宽。由于单道十字墙会形成两个节点,因此每道十字墙要扣减一整个墙宽。净中心线长度等于总中心线长度减去半个墙宽乘以节点数量。

洞口:从不扣减长度,始终扣减面积并增加构件数量

这就是框架计量中长度与面积的不对称性,也是必须牢牢把握的规则。上下槛和槽钢会连续贯穿每一个洞口,而洞口上方和下方的墙体仍然存在,因此在任何计量方法下,都不会从墙体的线性走向中扣减洞口。RICS NRM2 与北美惯例在这一点上一致。洞口所产生的影响,反而是减少覆面板面积并增加框架构件。

覆面板面积会被扣减,但仅针对大洞口,因为绕着小洞口下料的人工耗费,会抵消所节省的材料。北美板材类做法借用自石膏板惯例,对不超过约一张 4×8 板材(约 32 平方英尺)的洞口予以忽略,超过此尺寸的则予以扣减,因此约 21 平方英尺的标准门仍被计入。RICS NRM2 对超过其约 0.50 平方米表面工程阈值的覆面空洞予以扣减。该标准谱系中其他处出现的 1.00 平方米数值,属于板材外墙挂板、玻璃安装和防水隔水分部,而非木质覆面板,不应在此沿用。德国 VOB/C 木作(DIN 18334)则是另一套独立体系:对于体积型木材工程,它按完整截面计量,不扣减切口。

框架构件数量增加。每个洞口都会增加边柱(king stud)、托柱(jack stud,又称 trimmer)、一根门窗过梁(header;在英国和公制市场则为 lintel)以及过梁上方的短柱(cripple),窗洞还会增加一根窗台板及其下方的短柱。这些构件角色为 IRC 所认可;典型构件配置——两根边柱加两根托柱、配一根过梁和若干短柱——则属于框架惯例。

立柱、上下槛、楼板搁栅和椽条:由间距计数

无论竖向还是横向框架,核心推导都相同:构件数量等于走向长度除以中心间距,再加一,再加上按惯例额外增加的构件。间距这个除数由规范以表格形式给出;而额外增加的构件则属于实践惯例。

立柱方面,先按间距取出中间排立柱,再每个转角加三根、每个隔墙交接处加两根、每个墙端加一根,每个洞口加两根边柱加两根托柱。IRC 和 IBC 表格中的标准中心间距为 16 英寸(406 毫米);先进框架法允许采用 24 英寸(610 毫米)。立柱长度并不等于名义墙高。标准的 8 英尺墙采用 92⅝ 英寸的预切立柱,这样配上 1½ 英寸的下槛和 3 英寸的双层上槛后,整个组合恰好到达天花板线;9 英尺和 10 英尺的墙则分别采用 104⅝ 英寸和 116⅝ 英寸的立柱。

上下槛木料用量等于墙长乘以排数:默认三排(一道下槛加一道双层上槛),先进框架法中采用单层上槛时为两排。楼面和天花搁栅沿楼面走向遵循与立柱相同的间距规律,另需在与之平行的隔墙下方加倍布置,在洞口周围配以加固梁(header)和边搁栅(trimmer)加倍布置,并在外围设边搁栅(rim joist)。椽条数量按屋面走向除以间距再每个坡面加一计数,但其长度必须取真实的斜长,而非水平投影长度。真实长度等于水平投影长度乘以坡度系数(即 1 加坡比平方之和的平方根),再加上挑檐和脊部余量。斜脊椽和斜沟椽则采用其自身更大的坡度系数。

在 RICS NRM2 和 CIQS 地区,这套计数推导并不出现在工程量清单中。立柱、搁栅和椽条按所注截面以延米(线性米)计量,构件件数由承包商自行汇总得出。间距表格属于规范;额外增加的构件和三排上下槛的乘数属于惯例。公制间距默认值(英国为 400 毫米,欧洲大陆为 600 毫米,澳大利亚和新西兰按 AS 1684 为 450 毫米)只是常用模数,而非强制性数字,因为间距取决于跨度和荷载,须从图纸中读取。

山墙与斜坡墙:阶梯状立柱与三角形面积

山墙或斜坡墙的立柱从矮端向顶点逐根升高,每根比前一根长出坡比乘以间距的量。计数仍按走向长度除以间距,但木料用量必须将各根逐渐增长的实际长度累加求和,而不能对每根立柱都套用顶点高度。一个常用的简便算法是用立柱平均长度(约为顶点高度的一半)乘以数量。山墙覆面板面积即为该三角形的面积:底乘以高再除以二。若把山墙当作顶点高度的矩形来处理,会同时超订立柱和覆面板。

覆面板:先确定哪些面,再由面积换算整张数量

在进行任何面积到整张板材的换算之前,先确定哪些面需要铺设覆面板,因为弄错铺面基准会造成两倍的误差。外墙通常仅在一面(外侧)铺设覆面板。为抗剪或防火等级而双面铺设覆面板的墙体,面积则翻倍。屋面板(屋面铺板)按真实斜面面积计量,楼面板(楼面铺板)则按框架楼面的平面投影面积计量。

然后将面积换算为整张数量。整张数量等于铺设覆面板的面积除以单张板材面积,再向上取整为整张。标准板材为 4×8 英尺,即 32 平方英尺,这是工程木材行业协会发布的一种经性能评级的板材规格。公制市场采用 1.2×2.4 米的板材,约 2.88 平方米。洞口面积扣减应在向上取整之前完成。

连接件、紧固件与横档/封堵件

除构件本身外,框架还要配置金属连接件和紧固件:搁栅吊架、抗风及抗上拔拉结件、框架锚固件,以及钉子或螺钉。做法是每个搁栅与梁的连接处配一个吊架,每个椽条或桁架支座处配相应的拉结件,确切数量取自工程的连接件明细表和 IRC 紧固件明细表。RICS NRM2 将这些列为固定件(fixings)。其需求和构件角色由规范和标准予以明确依据;而精确数量则取自明细表。

规范规定的防火封堵可由计算推导。IRC R302.11 要求可燃立柱墙体在天花和楼面标高处、在水平间距不超过 10 英尺(3048 毫米)处,以及在挑檐底面和楼梯斜梁处设置防火封堵,因此水平向构件数量约为墙长除以 10 英尺,再加上各层标高处的横向构件。这里的 10 英尺是用作除数的最大间距,而非构件长度。IRC R302.12 规定的住宅防烟封堵,用于将面积不超过 1000 平方英尺的隐蔽可燃楼面和天花组件加以分隔。另有面积不超过 3000 平方英尺的阁楼防烟封堵,则是 IBC 718.4.2 中针对 R 类用途场所的商业建筑条款,并非住宅数值。

非规范性横档/封堵件则由详图驱动:用于橱柜、扶手和洁具的衬板与钉接木,覆面板边缘落在立柱之间时的板缝横档,以及楼面搁栅中跨中剪刀撑排(通常约每 8 英尺跨度一排)。没有任何已发布条款规定其数量,因此须从建筑详图以及板材或搁栅排布中取出,或计入一项总体木料余量中。

桁架、过梁与下槛锚固

工程化的屋面和楼面桁架是经明细表列出、经设计的构件,因此按桁架设计图上的每个桁架编号逐个计数(包括普通型、斜脊型、主桁架型、单坡型、剪刀型和山墙端型),而不像散装框架的椽条和搁栅那样由间距推导得出。它们受 IRC 和桁架设计标准 TPI 1 约束,RICS NRM2 则按数量列出桁架式椽条。

洞口上方的跨越构件因地区不同而计量方式各异。北美轻型框架墙采用由规格材拼合而成或工程化的门窗过梁(header),其用量计入框架木料之中,长度等于洞口宽度加上每根托柱上的搁置长度,再乘以叠合层数(ply)。英国和欧洲的做法则常改用预制钢质或预制混凝土过梁(lintel),按所注规格以延米计量,并在单独的分部中计入清单。澳大利亚和新西兰按 AS 1684 的木框架则采用木质过梁,明细表有要求时配以钢质过梁。把其中一种误建模为另一种,会使过梁构件落入错误的清单分部并采用错误的材料。

下槛(sill 或 sole plate)的锚栓可由下槛走向按规范推导得出。IRC R403.1.6 规定锚栓中心间距不超过 6 英尺,每段下槛端部 12 英寸范围内须设一个螺栓,且每段下槛至少设两个,因此数量约为下槛走向除以 6 英尺,再加一,再加上端部螺栓。高地震烈度和高风压地区会按当地修订条款收紧间距并增设垫板。

轻钢龙骨、板英尺,以及计量量与采购量之分

冷弯型钢的算量方式与木材完全相同:走向除以间距得出立柱,上、下两根 U 形槽钢构成走道型钢(runner,槽钢),按墙长的两倍计量,并以 10 英尺定尺长度采购(两排,相当于木质上下槛的金属对应件)。但有三点不同。构件以 AISI 或 SSMA 代号标识:362S125-33 表示腹板高 3.625 英寸,S 代表立柱(stud),翼缘宽 1.25 英寸,基材钢厚 33 mil,其中非结构构件按 AISI S220 标注为 NS,结构构件则遵循 AISI S240。没有板英尺这一单位;型钢按件采购,按重量(即每英尺截面的磅数)计价。mil 厚度(33、43、54、68 或 97)取代了木材等级,须从规格说明中读取,而非由走向推导。

在北美,木材按板英尺采购和计价。一板英尺等于 144 立方英寸,板英尺数等于厚乘以宽乘以长再除以 144(所有尺寸均以英寸计)。对于规格框架材采用名义截面,因此一根 2×4×8 算下来为 5.33 板英尺,与锯木厂统计软木的方式一致;若采用 1.5×3.5 英寸的实际净光尺寸,则会低估数量。板英尺是北美单位;公制市场在 RICS NRM2、CIQS 和 AS 1684 之下,按所注锯切截面以延米或立方米对木材计价。等级和树种属于算量描述项:NRM2 要求注明木材的截面和特性,因此 SPF 二级与花旗松-落叶松(Douglas Fir-Larch),或英国的 C16 级与 C24 级,不能合并为同一条清单项。每种墙型都按各自单独的走向算量,因为各墙型在厚度、立柱尺寸与间距、上下槛排数、防火等级、覆面板和参考线上各不相同。

最后的一项要诀,是把两套单位体系分开。计量量用于投标和工作范围报告,即参考线上的墙体走向和覆面板面积,以延英尺和平方英尺或平方米表示,这是 NRM2 和 CIQS 的形式。采购量用于采购,将上述数量换算为板英尺、整张板材,以及立柱或槽钢的件数,然后加上损耗:框架木料通常加 10% 到 15%,覆面板约加 10%,损耗只加在采购量上,绝不加在计量边界上。这些损耗区间是行业经验法则。把采购量当作投标量上报会夸大工作范围,而把计量量当作采购量则会使工程供料不足。Exayard 会读取图纸并自动应用这些规则,沿各墙体的参考线描摹其走向,扣减超过所选阈值的洞口,并按当前所用地区推导出立柱、上下槛、楼板搁栅、椽条、覆面板和连接件。

各地区的差异

计量标准因市场而异。当你在 Exayard 中设置所在地区后,这些默认值会随之切换。

差异内容地区默认值依据
框架墙参考线(中心线与立柱外面之分)美国外墙取立柱外面,内墙取中心线(北美默认)美国框架放线惯例
框架墙参考线(中心线与立柱外面之分)加拿大外墙取立柱外面,内墙取中心线(北美默认)加拿大框架惯例(NBC 间距几何,英制木材)
框架墙参考线(中心线与立柱外面之分)英国所有墙体均取中心线RICS NRM2 WS16(木构件按所注截面沿其长度计量)
立柱数量由墙长、间距和额外构件推导得出美国16 英寸中心间距 + 三立柱转角,每个 T 形节点 +2,每个墙端 +1,每个洞口 +4IRC/IBC 16 英寸中心间距(几何部分);美国框架惯例(额外构件部分)
立柱数量由墙长、间距和额外构件推导得出加拿大16 英寸中心间距 + 三立柱转角,每个 T 形节点 +2,每个墙端 +1,每个洞口 +4NBC 16 英寸中心间距(几何部分);清单单位采用 CIQS 计量方法;英制木材
立柱数量由墙长、间距和额外构件推导得出英国延米构件(不做数量推导)RICS NRM2 WS16,立柱按所注截面以延米计量
洞口上方的过梁(英国/公制)与木质门窗过梁(美国)之分美国拼合木质/LVL 门窗过梁(北美框架木料)IRC 木质/LVL 门窗过梁
洞口上方的过梁(英国/公制)与木质门窗过梁(美国)之分加拿大拼合木质/LVL 门窗过梁(北美框架木料)NBC 轻型框架木质门窗过梁
洞口上方的过梁(英国/公制)与木质门窗过梁(美国)之分英国钢质/预制混凝土过梁(英国/公制,延米)RICS NRM2,钢质/预制过梁以延米计
洞口上方的过梁(英国/公制)与木质门窗过梁(美国)之分欧洲钢质/预制混凝土过梁(英国/公制,延米)各国 SMM,预制/钢质过梁以延米计
洞口上方的过梁(英国/公制)与木质门窗过梁(美国)之分澳大利亚/新西兰拼合木质/LVL 门窗过梁(北美框架木料)AS 1684 木质过梁/过梁顶;有规定时采用钢质
立柱/搁栅中心间距默认值美国406 毫米IRC/IBC(16 英寸中心间距)
立柱/搁栅中心间距默认值加拿大406 毫米NBC(16 英寸中心间距)
立柱/搁栅中心间距默认值英国400 毫米各国木框架惯例
立柱/搁栅中心间距默认值欧洲600 毫米公制框架模数
立柱/搁栅中心间距默认值澳大利亚/新西兰450 毫米AS 1684 住宅木框架(450/600 毫米)
由墙高确定立柱长度(预切立柱与上下槛叠合厚度之分)英国从原料按需切配(非标准高度)RICS NRM2 WS16,立柱按所注截面以延米计量
由墙高确定立柱长度(预切立柱与上下槛叠合厚度之分)欧洲从原料按需切配(非标准高度)公制延米,按详图高度计
由墙高确定立柱长度(预切立柱与上下槛叠合厚度之分)澳大利亚/新西兰从原料按需切配(非标准高度)AS 1684,立柱按详图墙高计

关键术语

框架墙参考线(中心线与立柱外面之分)
框架长度不按饰面专业所用的饰面计量。
T 形/十字墙节点处的中心线半宽扣减
当中心线走向乘以墙宽以求得数量时,墙体相交处会被中心线重复计量。
门窗洞口不从框架墙长度中扣减
上下槛/槽钢会连续贯穿每一个洞口,且洞口上方/下方的墙体仍然存在,因此在任何方法下,都绝不从墙体线性走向中扣减洞口。
立柱数量由墙长、间距和额外构件推导得出
立柱数量 = 墙体延英尺 ÷ 中心间距
每个洞口增加的洞边框架(边柱/托柱/门窗过梁/短柱)
每个洞口是增加框架而非扣减墙体:通常为 2 根边柱(两侧各一根,通高)+ 2 根托柱(支承门窗过梁)+ 一根门窗过梁 + 过梁上方的若干短柱(窗洞下方还有窗台板 + 短柱……
每个洞口的门窗过梁木料用量(延英尺/叠合层数,非结构选型)
结构门窗过梁的尺寸(构件高度、叠合层数、树种/等级,或工程化 LVL)由跨度表和工程师确定,不在单一算量默认值的范围内。
洞口上方的过梁(英国/公制)与木质门窗过梁(美国)之分
同一种洞口顶部构件因地区不同而计量方式各异。
上下槛/下槛与上槛的排数乘数
上下槛木料延英尺 = 墙体延英尺 × 上下槛排数。
金属槽钢/走道型钢由墙体走向推导得出(上 + 下)
钢框架墙有上、下两根 U 形槽钢。
立柱/搁栅中心间距默认值
在每一项立柱/搁栅的推导中,间距都是除数。
由墙高确定立柱长度(预切立柱与上下槛叠合厚度之分)
计数规则给出立柱的数量;而木料采购还需要每根立柱的长度。
楼面/天花搁栅数量由跨度、间距和加倍布置确定
搁栅数量 =(与搁栅跨度方向垂直的那个尺寸)÷ 中心间距

所引用的标准

  • RICS NRM2
  • 公认的框架/估算教材做法,外墙取立柱外面,内墙取中心线(北美放线惯例)
  • 建筑估算的中心线法,净中心线 = 总中心线 −(½ × 墙宽 × 节点数);一道十字墙 = 两个节点;L 形转角处不做节点扣减(工料测量估算的标准教学内容)
  • IRC / IBC, 立柱间距表格(16 / 24 英寸中心间距)
  • ICC IRC,墙体框架(洞口处边柱/托柱/短柱的构件角色), R602 墙体框架
  • ICC IRC,墙体框架
  • ICC IRC,上槛/双层上槛条款
  • AISI S240,北美冷弯型钢结构框架标准(槽钢/走道型钢构件)
  • 冷弯型钢框架制造商技术产品资料(结构槽钢按约 10 英尺的标准定尺长度供货)
  • AS 1684,住宅木框架建造(构件间距)
  • ICC IRC,墙体框架(上下槛叠合:下槛 + 双层上槛), R602.3
  • 规格材预切立柱长度(92⅝ / 104⅝ / 116⅝ 英寸),软木原料惯例
  • 屋面框架坡度系数几何(真实长度 = 走向 × sqrt(1+(rise/run)^2)),公认的框架/估算教材
  • 板英尺定义(1 BF = 144 in³ = 12×12×1 in);BF = T×W×L ÷ 144(英寸)或 ÷12(长度以英尺计),公认的估算教材

常见问题

框架墙的长度沿哪条线计量:外墙取立柱外面、内墙取中心线,还是全部取框架面?

框架长度不按饰面专业所用的饰面计量。北美制图惯例是不对称的:外墙/承重墙以立柱外面为基准定位(基础、边梁和覆面板都对齐在那里),而内隔墙则取中心线(按中心间距布置能被中心线长度整除,且节点可自相平衡)。较大的商业工程有时将隔墙标注到框架面。选错参考线……

在按中心线计量的墙体节点处,是否每个 T 形/十字墙节点扣减半个墙宽(而 L 形转角处不扣减)?

当中心线走向乘以墙宽以求得数量时,墙体相交处会被中心线重复计量。L 形转角可自相平衡(一条边上被重复计入的部分,恰好等于另一条边上被漏算的部分)-> 无需调整。T 形交接/十字墙会重复计量 -> 每个节点扣减 ½ × 墙宽;单道十字墙形成两个节点,因此每道十字墙扣减一整个墙宽。净中心线 = 总中心线 −(½ × 墙宽 × 节点数量)。

门窗洞口是从墙体线性走向中扣减,还是仅从覆面板面积中扣减并按增加的洞边框架处理?

上下槛/槽钢会连续贯穿每一个洞口,且洞口上方/下方的墙体仍然存在,因此在任何方法下,都绝不从墙体线性走向中扣减洞口。它只影响(a)覆面板/板材面积(洞口较大时予以扣减)和(b)框架构件数量——洞口会增加边柱/托柱、一根门窗过梁和若干短柱,与扣减恰恰相反。这就是框架计量中典型的长度与面积不对称性。

立柱如何由墙体走向推导得出:按间距取中间排立柱,再加上哪些转角/T 形/墙端/洞口的额外构件?

立柱数量 = 墙体延英尺 ÷ 中心间距 + 1 根中间排立柱,再加上按惯例增加的额外构件:每个转角 +3(三立柱转角)、每个 T 形/隔墙交接处 +2、每个墙端 +1,每个洞口 +2 根边柱 + 2 根托柱(外加短柱)。间距从图纸/规格中读取(16 英寸中心间距为 IRC/IBC 默认值;24 英寸中心间距为规范允许的先进框架法);额外构件属于框架惯例,而非规范规定。在线性计量(NRM2/CIQS)体系下,立柱按所注截面以延米构件算量……

每个门窗洞口要增加多少额外框架(边柱 + 托柱、门窗过梁、短柱)?

每个洞口是增加框架而非扣减墙体:通常为 2 根边柱(两侧各一根,通高)+ 2 根托柱(支承门窗过梁)+ 一根门窗过梁 + 过梁上方的若干短柱(窗洞下方还有窗台板 + 短柱)。这是“洞口不是长度扣减”规则在数量上的一面。构件角色为规范所认可;确切的构件数量属于框架惯例;门窗过梁尺寸则由工程设计/规格确定。

每个洞口的门窗过梁木料如何计量(延英尺和叠合层数),且独立于工程化的门窗过梁尺寸?

结构门窗过梁的尺寸(构件高度、叠合层数、树种/等级,或工程化 LVL)由跨度表和工程师确定,不在单一算量默认值的范围内。但木料用量是可推导的:每个洞口的过梁延英尺 ≈ 洞口宽度 + 每根托柱上的搁置长度(过梁从一根托柱跨到另一根托柱),再乘以叠合层数。默认设置在明细表有给出时读取其叠合层数/尺寸,否则按洞口宽度加搁置长度假定为 2 层拼合过梁。

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