寒冷气候下的平板，第2部分:为加热的建筑物安装防冻浅基础

霜冻保护的浅基础（FPSF）方法允许地基平均约为16" 深或更少在美国大陆的大部分地区。（参见下面的图1）。该方法节约了资金和物质资源。因为它使用的绝缘，防止霜冻从地基下的发展，该方法还通过热损失从调节结构减慢入地节约了能源。该方法已使用超过50年的北欧。国际住宅法（IRC）已认识到FPSF方法自2000年以来有用于加热建筑规范要求，并通过参照ASCE标准32-01为半和不加热的结构。

图1.传统的，下面霜状粉底深度的比较（48" 上右深），霜保护的浅基础（14" 深）上离开。周杰伦克兰德尔，体育教育的图纸礼貌www.aresconsulting.biz

对于有暖气的大楼，保温的精心布局，从周围建筑物和地热脾气的地基下的土壤和有效地“迅速提升的”冻深的立足点和基础墙捕捉温暖的外周边。虽然FPSFs主要用于平板式高档建筑，该方法还具有干墙基和不通风的矮基金会和重塑，效果很好，当浅挖最小化干扰周围的建筑，并在罢工地下室，绝缘的基础上，当该结构的下坡侧是有利的。虽然是由国际建筑规范（IBC）不提供规范的方法，该方法FPSF也通过参考适用于商业和农业建设ASCE标准32-01。

FPSFs的微妙之处需要仔细研究，但是当构建者理解和实践FPSF方法时，他们了解了给定区域的需求;那么FPSF的建设并不比传统的基础更复杂。工程师应该知道入门之前FPSF:最小深度的FPSF气候区,最低绝缘要求,绝缘是否只需要垂直表面上的基础和基础或垂直和水平扩展周长(参见下面的图2)。

图2。受热建筑的防冻浅基础热流图。

基础深度

国际住宅法（IRC）提供确定你的立足点的深度，以及所需的绝缘的类型和所安装的位置的简化，说明性方法。首先，您将需要参考空气冷冻指数的施工现场。空气冷冻指数是地上和冰点以下的温度下发生的组合持续时间和幅度的任何给定在冬季的指示器。在IRC提供了颜色编码，空气冷冻指数轮廓图（见下面的图3），其在大多数领域，效果很好除了过渡区域（其中，从规格一组到另一个空气冷冻指数移动）。建筑商一般可以在市政建设部门获得准确的本地信息，并在网上找到更全面的图表国家Climatatic数据中心（NCDC）。国际规范委员会报告403.3（ICC R403.3）还提供了一个国家通过国家引导与县通过县引用。

图3.空气冷冻指数地图。资源：ncdc.noaa.gov。

一旦你知道了空气冷冻区域您将构建的索引值,咨询ICC表R403.3(1),最低的基础深度和绝缘要求Frost-Protected立足点在激烈的建筑(见表1),然后与空气冷冻交叉引用索引数据到达的最低基础深度,以及所需的绝缘的热阻和放置。你会注意到，大多数空气冻结指数值为2500 - 4000的地区只需要16英寸的基脚深度;在空气冻结指数低于2500的地区，需要更少的深度，节省了大量的开挖和混凝土。

冬季施工的贸易提示。当您为您的第一个项目准备学习FPSF方法时，您将阅读关于施工期间冻结保护的警告。从理论上讲，在第一次霜冻之前，你的地基应该已经打好了，建筑物也应该封闭起来并加热。这是一个值得遵循的好规则，但是如果你的地基在寒冷中被冻住了也不要惊慌——一切都会好起来的。这个系统的设计非常保守，在冬天来临之前，我在深秋建造了很多地基，没有覆盖，更没有供暖，没有任何地基受到任何损坏。我知道其他建筑商也有同样的经历，我从我的结构工程师那里知道这也不例外。同样，在加热结构下建造FPSF的简单原因是为了从建筑产生的热量中获益。最好是在冬季之前完成地基、围护建筑物并对其进行加热，但FPSF的设计很坚固，而且(就像大多数建筑方法一样)有一定的安全裕度。

绝缘

选择正确的刚性绝缘材料是很重要的，因为只有少数产品能够在整个建筑的预期寿命中保持有效的r值低于等级。我在当地的家装中心没有找到合适的产品，不得不向我的建材供应商特别订购材料。刚性绝缘材料有4' x 8'的薄片，所以你必须切成合适的尺寸。适用于底座的保温材料必须符合ASTM C578，刚性发泡聚苯乙烯保温材料标准规范。对FPSF绝缘材料的实际设计值进行了保守计算;NAHB研究中心的修订了霜保护浅基础的建设者指南送给接受的10％的设计值小于挤出聚苯乙烯（XPS）和比发泡聚苯乙烯（EPS）中，当垂直地施加标称值20％以下的标称R值。我一直对我的结构工程师的建议使用挤塑聚苯乙烯（XPS）。挤出聚苯乙烯（XPS）保温也适用于垂直和水平低于级应用，而发泡聚苯乙烯（EPS）的绝缘只能垂直施加。

表R403.3(1)加热建筑物防冻底座的最低基脚深度和保温要求

空气冷冻INDEX (°F-days)	最小基脚深度D （英寸）	垂直绝缘 热阻	绝缘水平 热阻		绝缘水平维度 图R403.3(1)(英寸)
			沿着墙壁	在角落里	一个	B	C
1500以下	12	4.5	不要求	不要求	不要求	不要求	不要求
2000年	14	5.6	不要求	不要求	不要求	不要求	不要求
2500	16	6.7	1.7	4.9	12	24	40
3000	16	7.8	6.5	8.6	12	24	40
3500年	16	9	8	11.2	24	30.	60
4000年	16	10.1	10.5	13.1	24	36	60

资源：publicecodes.citation.com

要确定所需的r值，请参考ICC表R403.3(1)(如上所示)，您会发现垂直绝缘所需的r值，如果需要，水平绝缘也需要r值。然后将你的发现与空气冻结指数图相互对照。例如，看看空气冻结指数地图，你会注意到大部分科罗拉多州的前缘山脉，内布拉斯加州，伊利诺斯州，甚至密歇根北部都处于1000 - 2000或更热的温度。通过交叉引用ICC表R403.3(1)，您将发现在空气冻结指数的范围内构建垂直保温需要最小r值为5.6，而不需要水平保温。

在IECC下工作的贸易贴士。如果你是2009年国际节能规范（IECC）下工作，你必须考虑到基础绝缘要求可以达到或超过那些FPSF方法;这意味着，你有没有很好的理由去挖掘霜线以下，以保护您的基础霜冻，因为你已经使用绝缘就足够了。

另一方面,如果你工作在明尼苏达州北部,那里的空气冷冻指数范围从2000年到3000年,你将获得具体信息工作站点位置从当地建设部门(或国家气候数据中心)和使用指定的垂直和水平绝缘(热阻范围6.7 - -7.8)。您还可以找到基础周边所需水平绝缘的尺寸值，这些尺寸分为三类(A、B和C)，因为单个基础的宽度不同，边角的尺寸较大。A列描述沿直线的基本宽度，B列给出每个角的宽度，C列表示每个角从角度需要延伸多长时间。所有这些都增加了使用FPSF方法的成本和复杂性，因此您将运行成本比较，看看它在您的项目中是否有意义。(参见下面的图4。)

图4。建筑角落的冷效应要求隔热翼在三维暴露时保持底座下的温度均匀。ICC表R403.3(1)中B柱表示翼保温的宽度，C柱表示翼保温距离角落处需要沿基脚延伸多远。感谢杰·克兰德尔，体育.aresconsulting.biz

图4。水平绝缘平面，来源:publicecodes.citation.com

贸易尖端用于安装水平的绝缘性。If required, horizontal insulation must be bedded firmly on smooth ground and buried a minimum of 12" below grade. It’s easiest to overexcavate and then backfill the area under the horizontal insulation with a granular base (sand or pea gravel). When horizontal insulation extends more than 24", it must be protected by a hard surface, such as hard plastic, sheet metal, or even plywood, with backfill carefully placed to assure positive drainage of water away from the foundation. It also follows that any landscapers should avoid digging above the horizontal insulation.

典型的垂直绝缘安装

一个用于安装垂直绝缘的最简单的方法涉及三个步骤。一个fter digging shallow footings, we form the exterior perimeter of the footings, right up against the excavation trench, with extruded polystyrene (XPS) boards cut to 16" wide, laid horizontally, and staked to hold them in place. It’s important to avoid gaps between the boards, especially at corners and joints. To secure the rigid insulation, we weave tie-wire through the foam and around the wooden stakes, tightening it with a quick twist. When pouring concrete, we find that a slightly drier mix works best, to avoid getting a sloppy mix under the insulation, which can cause it to lift.

如果您的柱壁从基础的外周收缩你将不得不发生在绝缘的基脚顶部混凝土的任何暴露的窗台。这一步我已经看到忽略很多次（无后果据我所知），但为什么找麻烦？我们的想法是完全包裹与绝缘基础的外部，以避免冷桥，或在信封空白。图文：费尔南多页鲁伊斯。

一旦基础设置好，我们就像在任何基础上通常做的那样安装一个阀杆墙。我们使用2'高铝地下室墙形式，或在其他地区，混凝土砌块或木材形式。一旦模板被剥离，或砌块被粘上，我们就用一种标有“适合与泡沫板一起使用”或更具体地说，“适合与聚苯乙烯泡沫板一起使用”的粘合剂将刚性绝缘层压在模板的外部。一个void solvent adhesives because they will dissolve the polystyrene insulation boards.

这是南达科塔州的一个试验场基地，它结合了木质基础和保温材料。周边有2x背衬作为板边，待对着阀杆壁回填完毕后再浇筑。照片由杰·克兰德尔体育提供，.aresconsulting.biz

对于一个有经验的板式建筑承包商来说，所有这些听起来都像是很多额外的工作，事实也的确如此。FPSF方法的最简单和最经济的使用是一个整体板浇筑在一个形成的外部周长边缘内衬泡沫。为了确保泡沫粘在混凝土上而不是模板上，我们用双头钉将泡沫钉在木制模板上，钉的力度刚好能将保温材料固定在适当的位置。

关于白蚁的交易提示。任何人建立在大量白蚁出没的地区将在我在前面的段落提出的最后建议都蠕动着。白蚁喜欢穴居背后泡沫绝缘材料，找到准备进入建筑物的美味的部分，没有任何人注意到沿基础墙搬弄是非的白蚁隧道。不幸的是，这是FPSF以及为什么方法与显著白蚁侵扰的风险，如南卡罗来纳州，佐治亚州，佛罗里达州，阿拉巴马州，密西西比州，路易斯安那州，得克萨斯州东半部，并在全国的地区禁止的一个弱点最加利福尼亚。

紫外线和杂草的危害

由于茎壁上面级遗体暴露在紫外线的退化影响和草坪维护设备的机械攻击的表面上的绝缘性，你必须找到一种方法来保护它。许多助洗剂采用相同的过程和用于完成外墙外保温系统（EIFS）材料，具有抹在泡沫隔热板聚合物水泥基底涂层开始，接着是玻璃纤维增​​强网铺设在聚苯乙烯绝缘板和完全地嵌入在底涂层，并用抹在增强网的丙烯酸颜色积分面漆结束。只有这个系统的问题是，它是不建议使用级接触，肯定不会低于级的应用。我不知道的，此方法产生任何问题，但我开发了，我觉得更舒适，这似乎为泡沫保护的更高级别的不同方法。

为了保护我干墙的绝缘，我用铝圈，就像用来包裹筋膜一样。创建一个分水岭绝缘,我“Z”形弯曲泛水帽盖模式使用一个支持打破顶部的线圈,然后运行铝绝缘的脸和6”级以下,我会在筋膜但颠倒。

关于填缝的贸易提示。请注意，泡沫的突出边缘上创建，水能够被捕获并回流到窗台板的下面建设一个窗台。该“Z”闪蒸方法如上所述将保持水出了大楼，但你必须要小心填塞了几圈。否则，水可以备份关节之间，因为它可以在任何水平闪烁。

未加热建筑和设计资源

设计标准也存在于设计非加热建筑的FPSFs，包括车库和连接到加热结构的门廊。这将是介绍非加热和半加热结构FPSF方法的第三篇文章的主题。关于更多的信息，你可以购买美国土木工程师协会(ASCE)标准32-01的设计和建设防冻浅基础www.asce.org。

美国住宅建筑商协会(NAHB)研究中心前总工程师杰伊·克兰德尔(Jay Crandell, P.E.)准备了一份关于FPSFs的综合幻灯片演示，他现在提供高级住宅工程服务。点击这里。

图和图像在这篇文章中提到：