稻草捆建筑/特性/结构特性
承重稻草捆墙通常只用于单层或偶尔两层结构。地下室很少见。
一个全稻草拱顶建筑在加州约书亚树设计并建造,大大超过了这个高度活跃的地震区的结构要求。
柱梁稻草捆结构已被用于大型建筑,如14,000平方英尺(1,300平方米),甚至用于新墨西哥州科拉莱斯的美国邮局,[1]。
在英国,目前用稻草建造的主要方法有两种:现场建造或预制。在这两种情况下,稻草都覆盖着泥土或石灰抹灰,注意,千万不要用水泥抹灰!
在英国,推荐的稻草捆最小密度为110kg/m^3,这是为了确保稻草与抹灰之间有良好的粘合力,从而提高稻草的尺寸稳定性。
以下内容基于巴斯大学(BRE创新建筑材料中心)的“天然建筑材料”系列讲座。
垂直承载能力
目前的实践是忽略稻草的强度,只考虑抹灰的强度。巴斯大学最近的测试表明,抹灰比任何其他变量都更能影响强度和刚度。
考虑一个典型的单层建筑墙体剖面,该剖面使用标准的两根平铺稻草捆(450mm)和 35mm 内外抹灰。木材基础和顶板应放置到位,以确保均匀的荷载分布。
假设存在足够的复合行为,使得抹灰能够被稻草约束,避免屈曲,墙体垂直,荷载集中。
抹灰面积 = 2 × 35 × 1000 = 70×10^3 mm^2 每米墙长
因此,即使是低强度砂浆 σc = 0.5 N/mm^2
也提供了理论允许力 F = A × σc = 35kN 每米墙长
但是,墙体不可能完全垂直,因此实际限制为 10kN/m 墙长。如果墙体要承受偏心荷载,则应进行额外检查,因为这会导致内外抹灰之间的荷载分配不均。
横向承载能力
同样,忽略了稻草的强度,并假设了复合行为。当抹灰开裂,稻草暴露无援时,被认为是失效。
计算惯性矩,I = 2[b(t^3)/12 + bt(d^2)](从平行轴定理获得)
计算截面模量,z = I/y(y 是从形心到极端边缘的距离)
墙体的抗弯矩为 M = z × σb(σb 为抹灰的强度,忽略稻草)
重新排列 M = w(l^2)/8 以求 w,从而找到破坏荷载。
抗侧向力
高一到两层的稻草结构通常不会出现抗侧向力问题,前提是墙体连续,窗洞不超过墙体面积的 50%。
英国主要的预制稻草捆单元供应商是Modcell。这些板材在近乎现场的“飞行工厂”中制造,可以使用当地稻草,从而最大限度地减少运输过程中的碳排放。框架采用机器切割的胶合层压木,并配有钢制角支撑,以提高抗侧向力。这些板材可以承受高达三层的荷载,也可以用作非承重结构的覆层板。