การโครงสร้างบ้าน (Framing) คืออะไร? เจาะลึกวิธีสร้างบ้านแบบโครงสร้างเบาและหนัก

การโครงสร้าง (Framing) ในงานก่อสร้าง คือการนำชิ้นส่วนต่างๆ มาประกอบกันเพื่อให้โครงสร้าง โดยเฉพาะอาคารบ้านเรือน มีความแข็งแรงและมีรูปทรงตามที่ออกแบบไว้ วัสดุที่ใช้ในการทำโครงสร้างส่วนใหญ่มักจะเป็นไม้, ไม้แปรรูป (Engineered Wood) หรือเหล็กโครงสร้าง

ประเภทของการโครงสร้างบ้าน

การโครงสร้างอาคารสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลักๆ ได้แก่:

• โครงสร้างหนัก (Heavy-frame construction): เป็นการใช้เสาและคานที่ขนาดใหญ่และมีจำนวนน้อย เช่น การสร้างบ้านแบบไม้ซุง (Timber framing), การสร้างอาคารแบบเสา (Pole building framing) หรือการใช้เหล็กโครงสร้างขนาดใหญ่
• โครงสร้างเบา (Light-frame construction): เป็นการใช้ชิ้นส่วนสนับสนุนที่ขนาดเล็กกว่าแต่มีจำนวนมากกว่า เช่น การสร้างแบบบอลลูน (Balloon framing), การสร้างแบบแพลตฟอร์ม (Platform framing) และการใช้เหล็กโครงสร้างเบา

ในปัจจุบัน โครงสร้างเบาที่ใช้ไม้แปรรูปมาตรฐานได้กลายเป็นวิธีการก่อสร้างที่ได้รับความนิยมสูงสุดในอเมริกาเหนือและออสเตรเลีย เนื่องจากประหยัดต้นทุนและสามารถสร้างอาคารที่มีสไตล์สถาปัตยกรรมที่หลากหลายได้ในราคาที่ย่อมเยา

ความแข็งแรงของโครงสร้างเบา

โครงสร้างเบาในปัจจุบันมักจะได้รับความแข็งแรงจากแผงที่ยึดติดกันอย่างแน่นหนา (Rigid panels) เช่น ไม้อัด (Plywood) หรือ OSB (Oriented Strand Board) ซึ่งใช้ในการทำผนัง อย่างไรก็ตาม ในอดีตช่างไม้จะใช้การค้ำยันแนวทแยง (Diagonal bracing) เพื่อสร้างความเสถียรให้กับผนัง ซึ่งปัจจุบันการค้ำยันแนวทแยงยังคงมีความสำคัญในระบบหลังคา และในหลายพื้นที่ยังคงมีกฎหมายควบคุมอาคารที่กำหนดให้ต้องมีการติดตั้งตัวยึดกันลมในผนัง เพื่อให้บ้านมีความทนทานต่อแผ่นดินไหวและแรงลม

ประวัติศาสตร์ของการโครงสร้าง

ในอดีต มนุษย์เริ่มจากการนำท่อนไม้ธรรมชาติมาประกอบกัน และเริ่มใช้การเข้าไม้ (Joints) เพื่อเชื่อมต่อไม้ซุง ซึ่งเป็นวิธีที่เรียกว่า Traditional Timber Framing หรือ Log Framing

ในสหรัฐอเมริกา การสร้างแบบไม้ซุงถูกแทนที่ด้วย Balloon Framing ในช่วงปี ค.ศ. 1830 ซึ่งใช้ไม้โครงสร้างขนาดเล็กที่เรียกว่า "สตั๊ด" (Studs) แทนที่เสาขนาดใหญ่ และใช้การตอกตะปูแทนการเข้าไม้

ต่อมา Platform Framing ได้เข้ามาแทนที่ Balloon Framing และกลายเป็นมาตรฐานการก่อสร้างในปัจจุบัน โดยวิธีนี้จะสร้างแต่ละชั้นของบ้านเป็นหน่วยแยกกัน หรือเป็น "แพลตฟอร์ม" ซึ่งช่วยให้การทำงานง่ายขึ้นและปลอดภัยขึ้น

การผลิตล่วงหน้า (Pre-fabrication)

ความนิยมในการใช้ผนังและพื้นสำเร็จรูปที่ผลิตจากโรงงานเพิ่มขึ้นอย่างมาก เนื่องจากช่วยประหยัดเวลาและลดต้นทุนในการก่อสร้างหน้างาน ทำให้การประกอบโครงสร้างบ้านทำได้รวดเร็วขึ้นอย่างมาก

รายละเอียดของผนัง (Walls)

การทำโครงสร้างผนังในบ้านประกอบด้วยชิ้นส่วนแนวตั้งและแนวนอนของผนังภายนอกและผนังภายใน ซึ่งรวมถึงผนังรับน้ำหนัก (Bearing walls) และผนังไม่รับน้ำหนัก (Non-bearing walls)

• สตั๊ด (Studs): ชิ้นส่วนแนวตั้งที่ให้การสนับสนุนในแนวตั้ง
• แผ่นรอง (Wall plates): และคานทับหลัง (Lintels/Headers) ทำหน้าที่เป็นฐานสำหรับการตอกตะปูยึดวัสดุหุ้มผนัง และรองรับแพลตฟอร์มชั้นบน
• แพลตฟอร์ม (Platforms): ให้การสนับสนุนด้านข้างเพื่อต้านทานแรงลม และช่วยให้ผนังไม้มีความตรงและเป็นรูปสี่เหลี่ยม

ในบางประเทศ ไม้ที่ใช้ในการทำโครงสร้างต้องผ่านการรับรองมาตรฐานเกรดไม้และมีค่าความชื้นไม่เกิน 19% เพื่อให้มั่นใจในความแข็งแรงและความทนทาน