校园适用技术中心 (CCAT) 已经存在 30 多年，致力于推广各种可持续技术和可再生资源的实践和实施。为了延续 CCAT 展示可持续实践和适当设计的传统，我们启发、设计和建造了一个“绿色棚屋”。工具棚的想法是在 2007 年构思出来的，因为 CCAT 需要一个合适的地方来存放他们的工具。“绿色棚屋”采用各种自然建筑技术建造，并辅以一些现代建筑工艺。虽然 CCAT 过去曾建过工具棚，但建造这个棚屋是为了更耐用和永久的目的。
本报告旨在总结该项目，讨论 CCAT“绿色小屋”项目的各种方法、材料、流程、问题和未来考虑。它旨在作为该项目的参考、指南和历史，存储在 CCAT 的档案系统中，并通过互联网资源与国外共享。
绿色棚屋标准
| 标准 | 约束 | 重量 |
|---|---|---|
| 可维护性 | 预计每年维修次数少于一次。 | 7 |
| 作为工作坊空间 | 可容纳至少一个架子和工作台 | 9 |
| 本地生产的材料和服务 | 大多数材料产自洪堡湾地区 | 8 |
| 向学生和社区展示适当的技术 | CCAT 的使命宣言需要实现 | 10 |
| 工具的有效存储 | 需要足够大才能容纳大多数 CCAT 工具 | 10 |
| 绝缘 | R 值与标准建筑相当 | 6 |
| 耐用性 | 可以承受轻微的滥用 | 7 |
| 使用再生材料 | 优先考虑天然建筑和再生材料 | 9 |
时间线
为 CCAT 建造棚屋的最初想法始于 2008 年秋季。项目经理认为可以在不到一个学期的时间内完成。但由于大学的所有官僚需求、预算、天气和所需时间，棚屋两年后仍在建造中。2008 年秋季，我们主要专注于棚屋的设计和布置，同时牢记 CCAT、大学的需求以及自然建筑的总体目标。将三者融合在一起是一项有趣的任务，主要由 CCAT 的工程技术员 Nathan Chase 领导。学期结束时，我们制定了计划并获得批准继续推进该项目。2009 年春季，我们破土动工，开始建造地基。由于项目的复杂性，这比预想的更令人头疼。使用现有的板坯和非常老旧的挡土墙是一项艰巨的任务，但还是完成了。当我们在 2009 年秋季回来时，我们已经完成了地基并订购了材料。本学期，我们完成了所有木结构建筑的施工。2010 年春季，CCAT 设定了一个最后期限，要求在春假前将棚屋结构部件安装到位并盖好屋顶。这个最后期限是必要的，因为工程系的学生希望在冬天过后天气转晴时开始建造墙壁。这个最后期限只差一周。
预构建并发症
绿色棚屋的建造和实施并不像最初预期的那样快速和容易。该项目的第一个时间表仅为 6 个月，由于一些不可预见的复杂情况而停滞不前，最终花了大约 2 年半的时间才完成！出现的问题是由于大学、工厂运营和行政事务执行的规范和标准。
由于 CCAT 项目的性质和范围，CCAT 通常不受大多数校园建筑规范和标准的约束。CCAT 通常会进行由学生设计和实施的小型项目，这些项目不会对他人构成危险。然而，“绿色棚屋”项目是一个较大的项目，如果设计和建造不当，可能会带来一些严重的潜在安全隐患。考虑到这一点，CCAT 与大学工厂运营和行政事务办公室密切合作，以确保该建筑符合安全规范。为了确保顺利进行，CCAT 成立了一个由 CCAT 联合主任、工程技术人员、高级维护员工及其顾问组成的团队，与行政事务和工厂运营成员会面，制定谅解备忘录。在备忘录中，CCAT 和 HSU 管理层及员工概述并总结了共同的期望和理解，这些期望和理解将作为未来此类项目的参考。
该谅解备忘录适用于：
- 人们在其下行走的大型建筑物
- 有屋顶
- 有电或管道
- 对健康或安全构成危险
- 要求挖掘深度超过 12 英寸（低于地面）。
如果 CCAT 的项目确实符合上述某些标准，则据了解，CCAT 将与工厂运营部门（在某些情况下与空间和设施委员会）联系并合作制定结构计划。如果需要计划，CCAT 需要提交：
- 场地平面图（标明位置）
- 平面图（带尺寸）
- 附加的插图和施工过程的描述。
双方还明确表示，CCAT 的新建筑需要按照大学标准建造，包括以下内容：
- 红色直立锁边屋顶
- 赭石色外观
在所有这些指导方针都制定出来并在谅解备忘录中达成一致后，CCAT 制定了详细的计划，包括蓝图、CAD 图纸和所有其他考虑因素，并提交给工厂运营部门。工厂运营部门和行政事务部门都对提供的文件感到满意并批准了该项目，这使得 CCAT 得以继续前进并破土动工。
正面角 CAD 绘图/蓝图
侧角 CAD 绘图/蓝图
屋顶 CAD 图纸/蓝图
另一个阻碍项目完成的问题是缺乏适当的资金。根据新准则，CCAT 需要使用直立接缝金属屋顶，这远远超出了预算范围。考虑到这笔新开支，CCAT 向学生会申请资金来帮助支付额外费用。学生会批准了该提案，这使得 CCAT 得以建造该结构。
施工过程
测量场地棚屋的建造从地基准备开始。必须在现有楼板上挖出三个 2'x2'x2' 的洞，作为三个 2x6 支撑柱的地基。这些混凝土块用于屋顶悬垂可能产生的隆起。建造了三个干墙模板，为未来另建的墙壁提供一个平台，使其远离潮湿。还在现有挡土墙的顶部建造了干墙，使屋顶的背面达到所需的高度。由于现有挡土墙的南侧向下倾斜，因此建造了更大的模板，将后墙抬高到 24' 的跨度。
突破性进展模板全部建好后，全部用 4 号钢筋加固。铺设在现有板上的主墙用钢筋固定，以防止其横向移动。混凝土由 Eureka Ready Mix Concrete Co. Inc. 捐赠，泵车也由 Powel Pumps 捐赠。在天气不好的时候，整个挡土墙（由煤渣砌块制成）一直填满到模板顶部。主墙和 2'x2' 块也填满在板上。干燥前，将 5/8 英寸锚栓放置在 4' o/c 处，用于后墙上的门槛板。对于三个支撑 4x6 柱，放置了 Simpson Strong Tie CB46，以便梁可以直接连接到地基上。整个项目需要 9 码混凝土才能完成。
制作混凝土模板地基完工后，开始建造绿色棚屋的结构部分。在后主干墙上安装了三个辛普森大梁吊架，以固定 4x4 水平梁。然后将红木门槛板放在大梁吊架上，并用螺栓和混凝土螺丝将其固定在地基上。门槛板用天然防腐剂处理以防止腐烂。这是传统建筑的替代方案，在传统建筑中，当木材接触混凝土时，使用经过压力处理的木材。这种方法污染严重，不适合 CCAT。
确保一切安全！然后将三根 4x6 柱子放置在先前安装在混凝土中的柱基中。在两根外柱上，进行了三个不同的切割，以连接附加部件。从最顶部的切口开始，切割出一个 4x6 凹槽，以便可以放置屋顶横梁。中间的切口深 2 英寸，高 10 英寸，以便主梁可以放在其中。底部是半个实验室切口，用于连接水平 4x4 梁。中间的 4x6 柱子没有一直延伸到屋顶梁，因此只需要一个榫卯接头来连接水平 4x4。这根柱子被切短，以便主梁接头可以放在顶部。
混凝土浇筑后完成的后墙然后将辛普森柱帽支架放置在中央柱的顶部，以连接主梁。然后将主梁安装在两个外柱之间和中央柱的顶部。中心接头用螺栓加固，端部用方头螺栓加固。将一个支撑柱放置在中央柱和主柱接头上方。它用 A35 和斜撑加固，一直延伸到水平 4x4。在支撑柱的顶部，放置了另一个柱帽，以连接两个 4x6 屋顶横梁。屋顶横梁由两根 12 英尺、4x6 梁组成，它们在棚屋的中心连接，形成 24 英尺的屋顶跨度。
框架和主梁安装然后用 2x6 椽子的 2' o/c 铺设屋顶，另外两个椽子与棚屋外墙齐平。椽子的底端有鸟嘴切口，并用辛普森飓风拉杆连接到门槛板和屋顶横梁。然后将一排木块与前后墙齐平放置，第三排木块位于跨度中间。椽子两端的檐板完工。然后，11 排 1x4 贝隆 3' o/c 水平穿过屋顶斜坡，以支撑屋顶材料的安装。
车顶框架在 Perlon 上放置了防潮层，然后开始安装屋顶。屋顶是金属接缝屋顶，以垂直面板布置。首先安装底部防水板。然后逐个铺设面板。它们用金属紧固件连接到一侧的屋顶，另一侧卡在之前的肋骨顶部，一直到屋顶。侧面防水板和顶部防水板完成了工作，在一些暴露的接缝上加了一点填缝剂。
材料和替代设计
学生楼 木柴墙绿色棚屋的总体目标是（在我们允许的范围内）建造一个低影响的棚屋，并在建造时考虑到可持续性。从建筑地基本身开始，我们尝试尽可能多地利用现有的板和煤渣砌块挡土墙，这样我们就不必使用太多新材料来建造地基。CCAT 还已将三根柱梁和水平支撑梁存放在现场以备项目使用。这些梁是几年前从之前的 CCAT 项目中回收的老红木。这些支撑梁和柱梁也是展示不同简单梁接合的一种方式。我们使用半搭接、榫眼和榫头以及凹槽切割将梁连接在一起，而不是使用耗能且难看的辛普森枕木。
主梁取自阿卡塔社区森林 (ACF)，距离 CCAT 房屋仅几英里。ACF 是经森林管理委员会 (FSC) 认证的森林。FSC 仅认证具有长期未来管理计划的可持续木材采伐。主梁的实际来源是风暴中被风吹倒的树木，这是一个自然过程。Almquest Lumber 为 CCAT 加工了这些梁。因此，树木的整个生长、采伐、加工和最终使用过程都在五英里半径范围内。
对于窗台板，我们决定使用红木，因为当地有红木供应，而且红木具有天然的防腐能力。这种天然的防腐剂与全天然木材防腐剂配合使用，可以延长与水接触的木材的使用寿命。我们使用的产品是 Life Time Wood Treatment。
整个设计也经过精心规划，以满足 CCAT 的使命宣言和目标。与传统框架相比，开放式木框架设计提供了更多选择。该项目的墙壁让 CCAT 能够展示三种不同的封闭房屋的方法。截至 2010 年春季，墙壁被决定为绳木墙、吸管和带有镶嵌回收玻璃瓶的土墙，以便光线进入。西墙上方的开放空间允许有窗户，以便清晰地看到故事。这样可以让自然光照进来，而不是用电线连接棚屋。
棚屋屋顶除了后墙外，每边都有三英尺高的屋檐。三英尺高是为了保护脆弱的墙壁免受阿卡塔多雨天气的恶劣影响。但屋檐也造成了潜在的隆起问题。因此，从地基开始，三根柱子都设计成抵消隆起。它们都坐落在一个 2 英尺的立方体混凝土上，柱子底部有重型辛普森拉杆。柱子一直延伸到屋顶，在那里它们用拉力螺栓和机械螺栓连接到屋顶横梁上。这种气球式结构使棚屋对所有元素都很坚固。24'x18' 的屋顶也是雨水收集系统的来源，该系统将为未来的室外冲洗水槽提供水。
我们没有使用传统的胶合板来增加棚屋的抗剪强度，而是使用了斜撑。西墙上只有一根 2x6 的斜撑，从一个角落到另一个角落。支撑高柱的 2x4 斜撑则连接到水平支撑。屋顶使用的是 1x4 的 Perlon 而不是护套。金属屋顶制造商表示，护套不是必需的，因为金属屋顶的结构提供了所需的全部抗剪强度。他们只需要 Perlon 来支撑屋顶并将其固定在椽子上。
未来维护要求和注意事项
截至 2010 年 5 月撰写本文时，棚屋只剩下木材和屋顶的骨架。三面墙已建了一半，有望在夏天之前完工。一些仍需完成的项目如下：
窗户：西墙上方有一个很大的开放空间，需要安装窗户和一些框架。
滑动谷仓门：门已经建好，设计安装在棚屋西墙的主开口上。这扇门来自 CCAT 原来的棚屋，但后来被迫拆除。
侧门：北墙上设计有一扇侧门，需要建造和安装。
顶墙：端墙顶部和屋顶之间有一个三角形的空间，需要填充以保护内部免受风雨侵袭。
室内设计和施工：绿色棚屋的外部完工后，需要认真考虑内部空间。工作台、架子、储物箱、衣架等……所有这些都需要在棚屋投入使用之前考虑和建造。最糟糕的事情是棚屋变成了一个储物箱。需要充分利用空间来提供适当的存储空间，但它也需要成为一个实用的车间。
雨水收集：需要设计和安装适当的雨水系统来收集屋顶产生的雨水。后墙后面有空间可以存放几个 55 加仑的桶。
需要长期监测的事项
多年来，需要进行标准维护以确保绿色棚屋的使用寿命。最重要的是替代建造的墙壁。北墙将是坚固的木墙，几乎不需要维护。如果另外两面墙倒塌，可能需要重建。
屋顶每年也需要检查是否漏水。金属接缝屋顶容易让水从螺丝处渗入。
随着时间的推移，螺丝上的橡胶垫圈会磨损并导致水渗入。
最需要注意的是顶部和侧面的防水板。还需要定期检查后门槛板和三柱柱是否腐烂。如果发现腐烂，请立即阻止其蔓延，以免造成更多损害。
在水平梁上悬挂或放置自重可能会导致其开裂或断裂。它们的设计目的是将西墙和柱子水平固定；它们不是为承重阁楼乔伊斯而设计的。
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相关项目
本项目描述了绿色棚屋各部分的建设和实施
