竹材和竹建筑.pdf

浅析竹材及竹建筑 Bamboo and bamboo construction 摘要：介绍了竹材作为环境友好的绿色建材的特性，竹材在建筑行业的应用，以及国外经典 竹建筑案例。 关键词：竹材、竹建筑 竹是自然界中最常见的一种植物，属于禾本科竹亚科(Bambusadea)，已知全球约有 107 属，1300 多种，主要分布在亚洲、非洲和拉丁美洲的热带、亚热带区域，包括中国在内的 东南亚季风区为竹类植物的中心分布区（图 1）。全球共有竹林面积 2000万hm2 以上，约占世 界森林总面积的 1%。中国竹林面积约 500 万hm2，约占全国森林总面积的 4%，占全球竹林面 积的 25%（李睿等，2003）。 竹子最先和最广泛的用途之一就是在建筑业上的应用，与木材相比，竹材具有强度高、 弹性和柔韧性好、硬度大等优点，使得竹子天然就是一种建筑材料。竹材是一种可再生的、 环境友好的绿色建材：①竹类植物对于生物多样性保护、水土保持、气候调节、空气净化、 生物量产出，以及地区和世界经济的发展都有着极其重要的作用；②竹类植物栽种方便简捷， 多数种类三年左右即可成材，且砍伐后还可再生，是一种可再生资源；③竹材直接使用过程 中不产生对环境的污染物，它自身不含有害的物质，而且当它被拆除时也能自然降解，仍可 回归大自然。④相同面积的建筑，竹子与混凝土的能耗比为 1：8。与钢材铁相比，相同过 程中竹子的能耗仅为钢材的 1/50（Roach，1996）。⑤一些国家的木材资源已面临枯竭，竹 子是限制森林砍伐、替代木材的切实可行的选择。但竹材也有自身的局限性，如壁薄中空、 直径较小、尖削度大、结构不均匀、易产生虫蛀和霉变等，因此许多竹房屋用天然的竹材来 建造时辅以木材、泥浆、砖块及混凝土等其它材料或加工处理后，以建造不同风格的建筑或 其他构筑物，并增加其耐用性。 图 1：世界竹资源的分布 （source ：http://bambus.rwth-aachen.de） 1.竹材在建筑行业的应用 竹材作为建筑材料使用的历史很长，在传统的竹建筑材料中，一般直接利用原竹。由于 原竹的竹径、竹材材性变异性较大，一般只适用于比较简单的低档民宅和临时性房屋的建造， 尖削度小的竹种，用于建筑脚手架等。当前比较先进的竹材利用技术是竹材重组技术，即可 将原竹重组成各种高强度板方材和型材，用于高档房屋的建造（王正等，2003 ）。竹材在建 筑行业的应用主要有以下几方面：基柱、建筑推架、脚手架、地面材料、屋面材料、墙壁、 桁架、室内装饰、竹水管、竹筋混凝土等。 作为一种廉价的建筑材料，简易的房屋直接用竹材搭建，一般选择较粗的竹秆或竹秆束 作为房屋的梁、檩、柱、椽等承重材料。如在中国竹脚手架系统的使用有很长的历史，今天， 许多亚洲国家，如印度、日本和泰国在日常的建造过程中仍广泛使用这一技术。竹脚手架主 要利用大型单竹的竹秆，如毛竹等。由于竹脚手架存在竹子材质不易控制，材质偏小、破裂、 老化，未经特殊计算、搭设不规范等原因，存在较大的安全隐患，因此许多城市在建筑工程 施工中已经停止使用竹脚手架。同样，由于竹子抗拉强度大，在钢材缺乏的年代，在大体积 混凝土工程中，竹筋混凝土用于楼板、水坝等构筑物，但是目前大部分地区由于安全性考虑 还是用钢筋混凝土所取代。但日本针对竹材中空、施工性价差的特点开发出竹木复合建筑材 料，即将不同直径的竹材、圆形木棒或金属材料插入竹筒作芯材，竹筒与芯材之间的缝隙用 树脂填充、或铁钉螺钉连接，开辟了竹材作为建筑材料利用的新途径。 由于竹材是空心圆柱体，从形状到性能都不能满足高档房屋的建造要求，如将竹材制成 各种方材将会使其在房屋建筑结构材的应用中发挥更大效益。目前我国已经成功开发出竹质 胶合板、竹质地板、竹质复合板、竹材碎料板、重组竹等几十种以竹材为主要原料的地面材 料和墙面材料。其中： ①竹质胶合板：以不同几何形状的竹材为其构成单元，通过干燥、施胶、组坯、热压胶合而 成。主要包括竹编胶合板、竹帘胶合板、竹材层积板和竹材胶合板等。其中竹编胶合板板面 平整度差、脱模困难、使用渐少（张齐生等，1997）；竹材层积板纵向强度特别高、刚性好、 具有显著的方向性、其结构近似于重组竹或重组木，主要用作车厢底板，是一种良好的木材 替代产品；竹材胶合板板面平整光滑、幅面大、拼缝少、自重轻、安装方便、强度高、韧性 好、高处落下或受到撞击，不易损坏和变型，主要用作汽车车厢底板及建筑模板的基材。 ②竹质地板：竹材经截断、开条、干燥、浸胶、组坯、热压胶合而成。根据其结构不同可分 为：三层弦向板、单层径向板和横切断