竹材特点

竹材具有生长周期短、产量高、强度高、环保及可再生等特点,竹结构建筑具有良好的隔热保温性能,对节能具有重要的意义,利用竹材作为现代建筑材料符合可持续发展的要求。

【作者单位】：湖南大学土木工程学院;

建筑业作为我国的支柱产业，在国民经济中占有非常重要的地位。随着我国经济的持续快速发展和人民生活水平的大幅提高，人们对居住环境的要求越来越高。各种高档木结构房屋、木结构别墅开始在中国的旅游风景区、经济发达地区出现并高速发展，木结构房屋建筑成为一个新热点。

由于大量天然木材被运用于房屋建造中，致使结构用木材采伐殆尽，而我国属于木材资源相对短缺的国家。随着我国林业政策的调整，天然林的禁止采伐，生态公益林的保护，退耕还林战略的实施，使得木材资源紧缺的问题日益突出。同时，大量砍伐森林使自然环境的生态平衡受到严重威胁，水泥、钢材等建筑材料的生产又需耗费大量的资源和能源。因此，开发出一种节能、环保、健康的绿色建筑材料已势在必行。

竹材的特点

我国竹类资源丰富，养竹历史悠久，竹林面积、竹子种类及经济利用水平均居世界首位，被誉为“竹子王国”。全世界约有100属1200多种竹子，而我国计有39属约500余种，其中具有较高的经济、生态价值而被栽培、利用的有16 属200余种。

竹子是一种天然速生材料，与木材有着相似的质感，且我国竹材资源丰富，合理开发利用竹建筑材料可缓解国内木材供需矛盾，具有十分重要的经济、社会和环境效益。竹材色泽柔和、纹理清晰、手感光滑、富有弹性，给人以良好的视觉、嗅觉和触觉感受。它重量轻、韧性好、强度高，可以被做成桁架来解决建筑中的大跨度问题，是一种优质的建筑材料。同时，竹材又是一种生态环保的绿色建材，CO2吸收量是普通树木的4倍，具有木材加工过程中可车、可铣、可雕的工艺性能。在使用期过后，材料可以被完全回收并再次利用。竹材还是一种低能耗的建筑材料，当建筑面积相同时，竹材与混凝土的能耗比为1∶8，与钢材的能耗比为1∶50。

表1 竹材、钢材及木材的抗拉强度

材料种类类别抗拉强度(M Pa)

内侧外侧平均竹材毛竹298.489.3193.9

钢材工钢235.0～370.0

木材杉木23.1～44.0

松木22.7～90.7

此外，“竹”所具有的特殊文化意义是不可忽视的。随着现代工业化进程的飞速发展，生活在钢筋混凝土建筑丛林中的人们开始向往回归大自然，自然与建筑的融合成为21世纪的重要课题。竹结构建筑因竹材天然的色彩、形态和质感，

给人以回归自然的心理感受，容易与环境要素统一协调，在园林建筑及室内装饰中占有重要地位。竹结构建筑历史源远流长，富有自然简约、典雅秀丽、清新空灵的美感，并充满浓浓的乡土气息。为了最大限度地发挥竹材的材质美感，一些建筑设计师更是把竹子直接当作建筑材料，使其与自然景观和谐地融合在一起。

竹建筑材料的特点

在全球范围内绿色生态思潮的巨大冲击下，竹材作为现代建筑材料已经越来越受到人们的重视，我国得天独厚的竹材资源为竹材工业的发展奠定了坚实的物质基础。竹材在建筑业的应用中

具有以下几点优势：

1、与其他建筑材料如石、砖、混凝土、钢材等不可再生的矿物资源相比，竹材是一种极好的可再生资源，一般3~5a 即可成材，只要合理开采、种植，可永续再用。随着竹材加工业的发展，很多速生材也可用于建筑结构中，大大缩短了再生产周期。

2、在传统建筑材料的制造过程中，每年约消耗近百亿吨的矿物资源，同时还要消耗全国总能耗15%的能源，造成严重的资源短缺和环境污染。竹材作为建筑材料，在施工建造过程中能耗、污染方面远远小于建造砖、石和混凝土类建筑物，是很好的绿色材料。从表2建筑材料寿命周期对环境影响的比较可见，就能源利用和空气、水污染而言，竹材对环境的影响较小。

表2 建材寿命周期对环境的影响

材料水污染温度效应空气污染指数固体废弃物

竹材1111

钢材120 1.47 1.44 1.37

水泥0.9 1.88 1.69 1.95

3、竹材的韧性好，且竹结构住宅自重轻，地震时吸收的地震力也相对较少。即使在强烈的地震中整体结构出现变形，也不会散架或垮塌。据报道，1991年在哥斯达黎加发生的里氏7.6级地震中，大批砖瓦和钢筋混凝土建筑都倒塌了，而位于震中的30座竹房屋却安然无恙。

4、竹材导热系数小，一般竹材的导热系数为0.30W/m•k左右，具有良好的保温隔热性能。若要达到同样的保温效果，竹材需要的厚度是混凝土的1/15，是钢材的1/400；在同样的厚度条件下，竹材的隔热值比标准的混凝土高16倍，比钢材高400倍。此外，竹结构建筑的年平均湿度变化范围，保持在60%~80%之间，这与最佳居住环境相对湿度60%左右的指标最为接近。

5、竹结构及配套部件易于定型化、标准化，实现构件的工厂预制和现场装配化施工，现场湿作业少，施工速度快，可大大提高资金的投资效益，实现住宅建筑技术集成化、产业化和工业化，提高住宅的科技含量。

6、竹材人造板结构材料和传统的结构材料相比，具有强度高、韧性好、刚度大、变形小、尺寸稳定、性能优良等特点。其特性、结构取材、环境效益以及在住宅建筑中的使用功能、设计、施工、综合经济方面都具有优势。

鉴于竹结构作为建筑材料具有如上所述的诸多优点，继续开展对竹结构材料的充分研究，使其在工程领域发挥更大的作用，具有特别重要的现实意义。

竹建筑材料的应用

新型竹结构建筑将使用原竹、竹材、竹胶合板、竹地板、竹层积材等各种结构和装饰用材，是应用竹质材料量最大、种类最多的开发项目。竹结构建筑的发展可以作为竹产业发展的龙头，带动许多相关竹加工业的发展，并能促进竹子种植的同步发展，从而形成“资源培育—产品开发与生产—原材料使用”的良性循环产业链。因此，不断扩大竹建材的应用范围，是竹类资源开发利用的战略任务之一。

1、原竹利用

（1）受力构件

由于竹在长度方向上抗拉、抗压能力较好，且富有韧性与弹性，抗弯能力也很强，不易折断。因此，在一些简易房屋的构造中可将竹材作为受力构件。一般用较粗的竹秆或竹秆束作房屋的梁、柱、椽等承重材料，屋顶、墙壁、天花板则采用竹片拼接而成。这种直接由竹秆建造的房屋，由于竹秆形状为圆形，尺寸误差较大，竹秆力学强度有限，因此只能用于结构简单，承重力小的受力构件。

（2）脚手架

在世界范围内，以竹材作为建筑施工的脚手架已有较长的历史，甚至在现代高层建筑施工中仍在继续使用。竹材建筑脚手架主要利用大型单竹(如毛竹等)的竹秆，主要由立秆、斜秆、顶撑和大秆组成。其构造形式一般采用双排竹秆，用竹浅、麻绳或铁丝绑扎，可高达几十层，每层横向用竹脚手板联系以供交通运输之用，在中国、印度、泰国等东南亚国家得到广泛应用。与钢脚手架相比，竹脚手架有较强的抗风能力，但由于竹材径级尺寸的变异性较大，其搭建和拆卸都不如钢脚手架方便、快捷。

（3）屋面

竹材质轻、抗冲击、强度大、可用作屋面材料。其方式主要有以下3种。

①半回竹瓦屋面：取圆竹(通常选用直径7cm以上的毛竹)从中对剖为二，剔去节隔，置于遮阳处干燥后，将半圆竹凹凸相嵌并用钉固定檀条上，屋面坡度通常不宜小于30o，该种屋面施工比较简便。

②片状竹瓦屋面：片状竹瓦取自大直径、成熟而且新鲜的圆竹。竹片通常宽3~4cm，长度即节间距。竹瓦应在施工前进行防水、防腐处理。一般每平方米屋面约需200块片状竹瓦，屋面最小坡度应不小于30o。

③竹席波形瓦屋面：竹席波形瓦系四川省林科所近年来开发的一种竹制建筑材料，该瓦是用竹编后的黄蔑编织成席，继经涂胶，再在金属波形模具上热压而成。它具有幅面大，施工方便等特点。现用于活动房屋、车站月台和凉棚等的屋面。

2、竹材人造板

（1）竹材胶合板