竹材在建筑结构中的应用

竹材在建筑结构中的应用

摘要：当前的建筑机构材料已经不再满足我国可持续发展的相关要求了，绿色

材料逐渐取代了传统的建筑材料，并成为了建筑行业发展的必然要求。文章围绕

竹材的构造和力学性能相关内容展开，分析竹材改性产品，探析竹材在建筑结构

中的应用，以进一步深化绿色材料在建筑结构中的应用。

关键词：竹材；建筑结构；应用

我国在竹材资源的拥有量位居世界前列，竹材资源在我国具有极大的开发价值，随着科学技术在竹子生长发育环节的应用，我国的竹材资源日益丰富，并被

广泛用于了社会各领域。竹子不仅能够用来生产手工艺品，还能够对其进行加工

用于建筑装饰以及建筑施工中，其成为了我国建筑行业发展中的新宠。

一、竹材的构造和力学性能分析

（一）竹材的构造分析

竹子在日常生活中十分常见，其主体部分是竹杆，而竹节和节间又是竹杆的

主要组成因子。节间部分被称之为竹壁，主要由竹青、竹肉和竹黄等组成，其中，竹壁的外延部分便是竹青，竹青的存在能够让竹子的表面呈现出绿色状态。竹青

部位的组织比较紧密，质地也比较坚硬并且表面是比较光滑的，常被用来编制一

些家居用品和装饰品，比如护栏，装物体的筐等。竹黄，呈黄色，位于竹壁内侧，其组织比较松散脆弱。而竹肉则位于前面两者之间，其力学强度较大，是竹壁的

主要组成部分，竹材的物理力学性质也主要体现在此部分。竹子在使用过程中，

每一部分的用途都不一样，其具有一定的变异性。其中竹杆的变化是呈线性的，

竹壁的厚度是从下至上递减的，竹节内部中还有一层膜，主要是用来增强竹材资

源的韧劲的，以避免竹子出现开裂和曲折问题。

（二）竹材的力学性能介绍

竹材资源拥有比较细致浓密的纤维，虽然质量比较轻，但是质地较强，并且

具有一定的弹性，力学性质较佳，能够被很好的用于工程建筑结构中。在力学强

度方面，主材资源与其他钢筋材料相比，只略略低于钢筋，但其钢重又强于其他

工程材料。竹材资源的顺纹抗拉强度高达150Mpa，容许应力高达29.4Mpa，受

弯极限强度是109Mpa，弹性模量为1.7%，顺纹受压极限强度是12495Mpa，6号竹材资源的受弯极限强度是12397Mpa。

二、竹材改性产品分析

纯天然的竹子并不适合直接用于建筑工程中，天然的竹子韧性还不够，还需

要对其进行加工处理，进一步提升其韧性，将竹子的卓越性能全部发挥出来并改

善其缺陷后，才能被广泛使用。在当前的竹材资源使用中，竹材的改性工序主要

分为三个步骤，第一个步骤是沿着竹子的纤维生长方向对其剥除部分进行分层，

并将其分成两到四个部分。第二个步骤是为了改变竹子的形状，需要利用蒸汽对

其进行软化，同时在此环节中对竹子进行防腐蚀和防虫蛀处理。第三个步骤是根

据天然竹子的原状截面进行热压工艺处理，并将其制成板状。经过上述三个步骤

的改性之后，竹材资源的拉升强度、拉升模量、抗弯强度、抗弯模量、抗压强度、抗剪强度等性能都能够得到明显提升。

对竹子进行改性处理之后，能够制成竹材人造板和重组竹，这两种经过加工

处理后的竹材资源的性能和结构都会发生改变，并且能够满足建筑结构的建造要求。天然竹子的直径较小，并且其内部是空心的，其纯天然姿态并不适合作为建

筑结构的构件，而需要将其改造为人造板并将其加工成不同几何形态的构成单元，

以消除其在各方面的异性和缺点。比如，竹编胶合板，需要剔除竹子的竹青和竹黄，仅剩下竹篾并将其编织成竹席，等到干燥之后浸胶，再进行热压处理之后即可。

三、竹材在建筑结构中的应用分析

竹材资源在建筑工程中的使用时间已经比较长了，比如在我国香港，随处可

见由竹子组成的结构，外墙修补和装饰工程中也到处可见竹材资源。在亚洲的部

分国家其建筑屋面的材料也是由竹子和混凝土所构成的，哥斯达黎加由竹子所构

成的廉价房屋较多。竹子凭借自身的优越性能而被广泛用于建筑结构中，并被认

为是绿色化、环保化的工程结构材料。

（一）竹质地板

在我国，并不是所有的地板都是由木材制成的，用竹子制成的地板也比较多。与木质地板相比，竹质地板的光滑性和抗弯性能都更强，其耐久性也更高。在处

理竹质地板时需要经过众多的工序，并要对竹子进行加工处理。具体而言，竹质

地板所经历的工序有20多道，比如精选竹条、加压成型、抛光以及表面上光等。在处理竹条时使用的方法是超高温处理，这能够有效改变其碳化着色，杀死竹子

内部的蛀虫并且其能够根据用户的喜好来塑造地板的性质和形状。

（二）竹子在混凝土双向板中的应用分析

在建筑结构中，混凝土双向板的使用较多，但传统的混凝土双向板在使用过

程中的防水性能还有待提升。将竹子应在混凝土双向板中，需要先对竹子进行改

性处理，其具体过程如下。第一步，先按照夹板的尺寸劈裂竹杆，并将其表面进

行粗糙处理，然后在其表面涂刷一层沥青，让其具备防水性能。第二步，浇筑混

凝土，先将由竹子所制成的夹板按照一定的间距要求放在模板内，并用短铜线对

其进行交叉捆绑，将其固牢，然后再将混凝土浇筑在模板内。第三步，对浇筑后

的混凝土进行振捣密实处理，并根据保护层的需求来确定其厚度。经过上述步骤

的处理之后，竹子的弹性模量和拉升强度会发生改变，双向板的弹性极限会增大，整个板的荷载能力也会提升，并且不会出现脆性剪切破坏问题。竹子在混凝土双

向板中的应用不仅能够增强板的防水性能，而且能够从整体上提升板的质量。

（三）竹篾在水泥储水箱中的应用分析

据相关报道表明，在1983年6月便已经有人在制作储水箱时使用竹篾了。在此储水箱中使用到了长度不一的竹篾，将这些竹篾编织成网之后弯成圆柱状的竹笼，最然后再在竹网内外侧涂抹一层树脂。最后再将其与水泥施工结合起来，其

主要施工程序是现在竹网底部进行水泥施工工序，遵循由下到上原则，水箱的顶

部与护臂是由砂浆做成的，砂浆的配比是水泥：砂=1:2,。当完成施工后对其进行

养护，利用此结构所建制的水箱能够使用10几年，并且不会出现任何问题。

（四）竹纤维水泥基复合板

在建筑工程结构中，竹纤维水泥基复合板中的竹板是经过改性处理了的，纤

维的主要作用是增强水泥的性能。在FRC板中，其主要组成物质是水泥、矿渣、

竹子纤维、石英、外加剂等，其使用的机械设备主要是真空挤压机。当经过压制

之后还需要将其存入温室中，并用低压蒸汽对其进行养护，养护时间一般是四个

星期。最后根据建筑结构的尺寸和规格，将改性竹纤维粘接在FRC板上，并用胶

板对其进行热压。经过上述工序处理之后的竹板可以有效防止腐烂，减少虫蛀，

防止干裂湿胀，延长竹板材料的使用寿命。而降改性之后的竹板与FRC板复合在

一起能够有效提升此建筑构件的增体强度和抗弯模量，并降低构件的自身重量。

将朱纤维水泥基复合板用于建筑结构中，能够在现浇筑施工中减去拆模环节，减