气候较冷地区的厚板，第2部分:加热建筑物的安装防冻浅基础

防冻浅层地基(FPSF)方法允许在美国大陆的大部分地区地基平均深度为16英寸或更低。(参见下面的图1。)这种方法节省金钱和物质资源。因为它使用隔热材料来防止地基下的结霜，所以这种方法还可以通过减缓从一个有条件的结构到地面的热损失来节省能量。这种方法在北欧已经使用了50多年。国际住宅规范(IRC)从2000年开始认可FPSF方法，对加热建筑有规定要求，并参考ASCE标准32-01对半加热和非加热结构的要求。

图1所示。传统防冻浅基础(14”深)与传统防冻浅基础(48”深)的对比图纸由Jay Crandell提供，P.E.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，但是当构建人员理解并实践FPSF方法时，他们会了解给定区域的需求;那么FPSF的建造并不比传统基础的建造复杂多少。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。建筑物防冻浅基础热流图。

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）。国际代码理事会第403.3号报告(ICC R403.3)还提供了一个一个州一个州的指南与县一个县的参考。

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为2500 - 4000的地区只需要16英寸的基础深度;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。

冬季施工小贴士。当你学习FPSF方法为你的第一个项目做准备时，你会读到关于施工期间防冻的警告。从理论上讲，你的地基应该在第一次霜冻前完成，建筑物应该封闭并加热。这是一个很好的原则，但是如果你的基金会陷入困境，不要惊慌，一切都会好起来的。这个系统的设计非常保守，我在深秋的时候建了很多地基，在冬天到来之前，这些地基都没有覆盖，也没有加热，没有受到任何损坏。我知道其他建筑商也有同样的经历，从我的结构工程师那里我知道这也不例外。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受益。最好是在冬季之前完成地基、围护建筑并对其进行加热，但是FPSF的设计是稳健的，并且(就像大多数建筑方法一样)有一定的安全余量。

绝缘

选择合适的刚性隔热材料是很重要的，因为只有少数产品能在建筑物的预期寿命内保持有效的r值低于等级。我在当地的家装中心没有找到合适的产品，只能从我的建材供应商那里特别订购材料。刚性绝缘有4' x 8'片，所以你必须按尺寸切割。适用于底座的绝缘必须标记为符合ASTM C578，硬质多孔聚苯乙烯保温的标准规范。对FPSF保温材料的实际设计值进行了保守计算;NAHB研究中心的修订建筑者的指南，以霜冻保护浅的基础送给接受的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)供暖建筑物防冻地基的最低基础深度和保温要求

空气寒冷指数 (°F-days)	最小基础深度D (英寸)	垂直绝缘 热阻	绝缘水平 热阻		绝缘水平维度 每图R403.3(1)(英寸)
			沿着墙壁	在角落里	一个	B	C
1500以下	12	4.5	不是必需的	不是必需的	不是必需的	不是必需的	不是必需的
2000年	14	5.6	不是必需的	不是必需的	不是必需的	不是必需的	不是必需的
2500	16	6.7	1.7	4.9	12	24	40
3000年	16	7.8	6.5	8.6	12	24	40
3500年	16	9.0	8.0	11.2	24	30.	60
4000年	16	10.1	10.5	13.1	24	36	60

资源：publicecodes.citation.com

要确定需要的r值，请参考ICC表R403.3(1)(如上图所示)，您将找到垂直绝缘所需的r值，如果需要，还可以找到水平绝缘所需的r值。然后用空气冻结指数图对照你的发现。例如，看一下空气冻结指数地图，你会发现科罗拉多州的大部分地区、内布拉斯加州的全部地区、伊利诺斯州，甚至密歇根州的北部都位于1000 - 2000或更高的地区。通过对ICC表R403.3(1)的交叉引用，您将发现，在空气冻结指数的范围内，垂直隔热需要的最小r值为5.6，而不需要水平隔热。

为在IECC下工作的贸易技巧。如果您是在2009年国际节能法规(IECC)下工作，您必须考虑到基础保温要求可能满足或超过FPSF方法的要求;这意味着你没有很好的理由挖到霜冻线以下来保护你的地基不受霜冻，因为你已经使用的绝缘材料可能已经足够了。

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)。您还将发现必要的水平绝缘尺寸的值，从基础的周界，分为三个类别(A, B, C)，因为不同的宽度适用于一个单一的基础，与一个更宽的尺寸在角落。列A描述了沿直线的基本宽度，列B给出了各个角的宽度，列C表示每个角从这个角度延伸需要多长时间。所有这些都增加了使用FPSF方法的成本和复杂性，所以您将运行一个成本比较，看看它在您的项目上是否有意义。(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下保持地基下的均匀温度。ICC表R403.3(1)中的B栏表示机翼绝缘的宽度，C栏表示其需要沿基脚延伸的角的距离。图由杰·克兰戴尔提供，P.E..aresconsulting.biz

图4。水平绝缘方案，来源:publicecodes.citation.com

安装水平绝缘的技巧。如果需要，水平绝缘必须牢固地铺设在平整的地面上，并埋在至少低于等级12英寸的地方。最容易过度挖掘，然后用颗粒状基底(沙或豌豆砾石)回填水平隔热层下的区域。当水平绝缘延伸超过24英寸时，必须用硬表面保护，如硬塑料、金属片，甚至胶合板，小心地放置回填土，以确保排水远离地基。同样，任何园林设计师都应该避免在水平隔热层上挖洞。

典型安装的垂直绝缘

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.

如果你的干墙从基础的外部边缘凹陷，你将不得不在基础顶部的任何暴露的混凝土窗台上放置绝缘材料。这一步我已经忽略了很多次(据我所知没有任何后果)，但为什么还要自找麻烦呢?这个想法是用隔热材料完全包裹住地基的外部，以避免寒冷的桥梁或围护结构中的缝隙。照片:费尔南多·佩奇·鲁伊斯。

一旦基础设置好，我们就安装一个阀杆墙，就像通常在任何基础上做的那样。我们使用2英尺高的铝基墙形式，或在其他地区，混凝土砌块或木材形式。一旦模板被剥离，或砌块被灌浆，我们通过使用标有“适用于泡沫板”或更具体地说“适用于聚苯乙烯泡沫板”的胶粘剂将刚性绝缘层压到模板的外部。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基地的基础，它结合了木基墙和保温材料。周长为2倍的背衬作为板的边缘，待回填完成后在阀杆上进行浇筑。图片由Jay Crandell提供，p.e.，.aresconsulting.biz

对于有经验的承包商来说，所有这些听起来就像很多额外的工作，确实如此。FPSF方法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，我们用双头钉把泡沫钉在木头模板上，刚好能把隔热材料固定住。

关于白蚁的小贴士。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。

紫外线和除草机的危害

由于上述等级的茎壁表面的绝缘体仍然暴露在紫外线的退化影响和草坪维护设备的机械攻击下，你必须找到保护它的方法。许多建筑商采用相同的流程和材料用于完成外墙外保温和完成系统(型)、聚合物水泥开始底漆抹子绝缘泡沫板,紧随其后的是一个在聚苯乙烯保温板和玻璃纤维铺设钢筋网完全嵌入到底漆,并完成了一个丙烯酸color-integral面漆泥刀钢筋网。这个系统唯一的问题是，它不建议与年级接触，当然也不适合低于年级的应用。我不知道这种方法会产生什么问题，但我开发了一种不同的方法，它让我感觉更舒服，似乎为泡沫提供了更高层次的保护。

为了保护我的阀杆墙壁绝缘，我使用铝线圈，同样是用来包裹筋膜。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。

补缝的技巧。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。

未加热的建筑和设计资源

设计标准也适用于未加热的建筑，包括车库和附在加热结构上的门廊。这将是第三篇介绍无加热和半加热结构FPSF方法的文章的主题。如需即时获取更多信息，您可以购买美国土木工程师协会(ASCE)标准32-01，用于防冻浅基础的设计和施工www.asce.org。

前美国住宅建筑商协会(NAHB)研究中心总工程师，现拥有高级住宅工程服务的Jay Crandell，点击这里。

图和图像在这篇文章中提到：