竹材在建筑结构中的应用
竹资源高效利用新途径——竹基三角形结构件
作者简介:李轩ꎬ研究员ꎬ主要从事园林环保工程技术的研究与开发ꎮE-mail:248919278@qq comꎮ竹资源高效利用新途径 竹基三角形结构件李㊀轩(湖南省植物园长沙410116)摘㊀要:研究探索了利用竹资源批量生产竹基三角形结构件ꎬ经连接与固定后ꎬ营建各种空间结构类型的新方法ꎻ研究开发出布纤维基混凝土新技术ꎬ为竹木结构的固定和防虫㊁防腐㊁防水防潮及阻燃加固处理提供新思路ꎮ竹基三角形结构件及其相关技术能整合多种结构材料的性能优势ꎬ产品性价比高ꎬ结构自身质量轻ꎬ其生产成本通常不到同类产品的1/10ꎬ市场竞争优势突出ꎬ可广泛应用于园林㊁环保㊁森林康养和生态工程等多个领域ꎬ市场容量大ꎮ研究成果可为竹资源高效利用提供新途径ꎮ关键词:竹资源ꎻ高效利用ꎻ三角形结构件ꎻ空间结构ꎻ竹材防护ꎻ工程设施DOI:10.12168/sjzttx.2023.06.09.001ANewApproachtoEfficientUtilizationofBambooResources:BambooBasedTriangleStructuralPartsLiXuan(HunanBotanicalGardenꎬChangsha410116ꎬChina)Abstract:Thepaperstudiesthenewmethodofusingbambooresourcestoproducebamboo ̄basedtriangularstructurepartsandconstructingvarioustypesofspatialstructureafterconnectingandconsolidatingthesestructurepartsꎬanddevelopsthenewtechnologyoffiber ̄basedconcretetoprovidenewideasforfixingbamboostructuresandenhancingtheirinsectproofꎬanticorrosionꎬwaterproofandmoisture ̄proofandflameretardantreinforcement.Bamboo ̄basedtrianglestructuralpartsandrelatedtechnologiesꎬwhichcanintegrateavarietyofperformanceadvantagesofstructuralmaterialsꎬenjoythestrongmarketcompetitivenessowingtotheirhighcost ̄benefitperformanceꎬlightstructureweightꎬandlowerproductioncostwhichisusuallylessthan1/10ofsimilarproducts.Theycanbewidelyusedinlandscapingꎬenvironmentalprotectionꎬforest ̄basedhealthcareandecologicalengineeringꎬandtheirmarketpotentialishuge.Theresearchresultsprovideanewwayfortheefficientutilizationofbambooresources.Keywords:bambooresourcesꎬefficientutilizationꎬtriangularstructuralpartꎬspatialstructureꎬbamboopreservationꎬengineeringfacilities㊀㊀竹子生长快㊁用途广㊁资源丰富且再生性强ꎬ竹子在生长过程中能大量固碳ꎬ改善自然环境ꎮ与当前广泛使用的传统建筑材料(如砖㊁混凝土等)相比ꎬ竹材不仅生长周期短㊁加工过程中能耗低㊁废弃后可自然降解ꎬ属于生态友好型资源ꎬ而且竹材具有强度大㊁强重比高㊁塑性好㊁变形能力强等优良结构性能ꎬ被结构工程师们誉为 植物钢筋 ꎮ虽然钢材的抗拉强度为竹材的2 5~3 0倍ꎬ但钢材的比重较大ꎬ若按单位质量计算ꎬ竹材的抗拉强度约为钢材的3~4倍ꎮ因此利用竹材作为建筑结构承重材料具有很大潜力ꎬ是建筑行业理想的天然绿色建材[1]ꎮ然而ꎬ传统竹结构在防火㊁防虫㊁保温㊁隔声㊁防腐等方面存在一定缺陷ꎬ而且在自然状态下容易开裂㊁老化ꎬ因此竹材在建筑工程中常作为简易㊁临时性建筑结构使用ꎮ随着低碳㊁绿色发展理念的普及ꎬ迫切需要探寻竹材绿色利用新途径ꎮ本研究通过多年探索ꎬ成功开发了竹基三角形结构件及其构建空间结构的新方法ꎮ该方法改变了当前竹结构构建及以杆件经节点连接构建空间结构的传统技术与施工方法ꎬ大幅度拓展了空间结构构建的可用材料类型和应用领域ꎮ同时ꎬ为解决竹材的防虫㊁防腐㊁防水防潮及阻燃加固处理问题ꎬ开发了布纤维基混凝土复合利用新技术ꎬ使竹结构产品能够用于潮湿多水的环境ꎮ1㊀竹基三角形结构件及其空间结构构建由于竹基三角形结构件及其所构建的空间结构主要发挥承载作用ꎬ因此必须具备特定的承载能力ꎮ同时ꎬ空间结构中各结构件之间的受力必须通过相应的连接与紧固件传递ꎬ因此在生产中ꎬ应对组成空间结构的竹基三角形结构件㊁连接与紧固件的力学与经济性能ꎬ进行系统设计与性能评估ꎮ1 1㊀构建工艺流程图1展示了竹基三角形结构件及空间结构的制作工艺流程ꎮ选择以一次性竹筷为构建竹材(图1A)ꎬ经透明胶带连接与固定ꎬ形成竹基正三角形结构件(图1B)ꎻ再通过透明胶带连接并固定12个竹基正三角形结构件ꎬ组合成三角台体的网架结构单体(图1C㊁D)ꎬ在结构单体外粘胶塑料膜ꎬ构建形成三角台体膜结构(图1F)ꎬ该膜结构的承载能力可达自身质量的30倍ꎻ由5个三角台体网架结构单体(图1中C㊁C1㊁C2㊁C3㊁C4)ꎬ可组合形成五角锥网格结构(图1E)ꎮ同样ꎬ由竹基正三角形结构件Bꎬ可连接形成20面体(图1G)ꎬ或者组合成更大的空间结构类型(图1H)ꎮ注:图中虚线表示竹基三角形结构件组合成五角锥空间结构所对应的空间位置ꎮ图1㊀竹基三角形结构件制作及其空间结构构建流程示意图Fig 1㊀Processflowdiagramfortheproductionofbamboo ̄basedtriangularstructuralpartsandtheirspatialstructurecombination1 2㊀结构件设计方法根据应用目的和边界约束条件ꎬ设计一种由三角形网格单元构成的空间结构类型ꎬ如三向网架[2]ꎮ确定组成该空间结构的各网格单元上的三角形结构件的外边长长度㊁夹角大小和力学性能等结构参数ꎻ或直接设计一种三角形结构件ꎬ使其具有特定的结构特征(如图1B为竹基正三角形结构件)和力学性能ꎮ根据这些结构参数ꎬ选择竹材生产竹基三角形结构件ꎮ根据空间结构的设计强度ꎬ计算由竹基三角形结构件经连接件㊁紧固件连接与固定ꎬ形成空间结构的杆件与节点所需要达到的结构强度ꎬ设计连接与固定方式和连接件㊁紧固件类型ꎮ在整体结构分析中ꎬ应以节点的弯矩 转角关系为计算依据ꎬ弯矩 转角关系应由试验或经试验验证的数值模拟确定ꎮ1 3㊀空间结构构建通过连接件㊁紧固件连接与固定竹基三角形结构件边与顶角ꎬ确定空间结构的杆件与节点ꎬ便可简单㊁方便㊁快捷地构建形成各种空间结构类型ꎮ选择以自攻螺钉㊁铁丝作为连接与紧固件ꎬ连接与固定竹基正三角形结构件ꎬ可构建形成不同类型的空间结构ꎬ如图2为五角锥网格结构的构建方式ꎮ竹基三角形空间结构的优点是材料选择方便ꎬ安装简单快捷ꎬ但缺点是竹材结构容易被破坏ꎬ影响结构件及所构成的空间结构的结构性能ꎮ选择铁丝作为连接与横向加固材料ꎬ可以增加竹材的抗破损能力ꎮ注:a)五角锥网格结构ꎻb)节点连接与固定方式ꎻc)中央大节点结构ꎮ图2㊀竹基三角形结构件构建的五角锥网格结构Fig 2㊀Pentagonalpyramidgridstructureconstructedfrombamboo ̄basedtriangularstructuralparts2㊀竹基三角形结构件的批量生产竹基三角形结构件根据构件连接方式㊁材料作用与应用目的的不同可分为3种类型:节点连接型㊁杆件连接型和综合连接型ꎮ其中ꎬ节点连接型竹基三角形结构件是指由3根杆件经3个节点分别连接与固定而形成ꎻ杆件连接型竹基三角形结构件是指由单根竹材在节点位置ꎬ经弯曲成型形成相邻的杆件ꎬ竹材两端经连接与固定而形成ꎻ综合连接型竹基三角形结构件ꎬ是指由抗拉性能更强的结构材料与竹材经杆件或节点连接与固定而形成的ꎬ由多种材料和连接方式综合连接与固定形成复合结构的竹基三角形结构件ꎮ3种结构件类型的生产技术如下ꎮ2 1㊀节点连接型竹基三角形结构件选择结构完整㊁小头直径为2~6cm的竹材作为原材料ꎻ选择胶带㊁长螺纹丝杆(长度通常在1 2m以上ꎬ根据节点固定的长度要求截取)㊁自攻螺丝钉作为竹基三角形结构件中的连接件与紧固件ꎮ通过下料㊁切角㊁冲孔(图3a)㊁杆件固定(图3b)等工序ꎬ生产不同力学与经济性能的三角形结构件(图3c)ꎮ图3㊀节点连接型竹基三角形结构件的制作Fig 3㊀Productionofnodeconnectedbamboo ̄basedtriangularstructuralparts2 2㊀杆件连接型竹基三角形结构件有研究发现[3]ꎬ竹材热塑性随温度升高而增强ꎬ竹青的热软化温度为208 3~211 3ħꎮ我们在实践中发现用大功率电热吹风机能快速加热ꎬ在温度为220ħ左右时竹青软化ꎬ使竹片(竿)易于弯曲成型(图4a)ꎮ选择直径为1~3cm的小径竹竿或竹片ꎬ利用热塑成型技术ꎬ在节点位置扭弯ꎬ使两相邻杆件依据设计的内角大小成型ꎬ再选择胶带或自攻螺丝连接或紧固竹片(竿)两端(图4b)ꎬ即形成杆件连接型竹基三角形结构件(图4c)ꎮ利用热塑成型技术宜设计结构件边长在2m以内的小型竹基三角形结构件ꎮ注:a)高温快速加热竹材节点ꎻb)热塑成型后固定杆件ꎻc)加工成型的结构件ꎮ图4㊀杆件连接型竹基三角形结构件的制作Fig 4㊀Productionofrodconnectedbamboo ̄basedtriangularstructuralparts2 3㊀综合连接型竹基三角形结构件上述2种竹基三角形结构件在节点加工或杆件连接时会影响竹材的结构性能ꎮ为增强结构件的结构强度ꎬ通常选择抗拉性能更强或综合性能更好的材料在节点或杆件位置整体多重连接与固定竹材ꎬ形成综合连接型竹基三角形结构件(图5)ꎮ图5㊀综合连接型竹基三角形结构件Fig 5㊀Comprehensiveconnectedbamboo ̄basedtriangularstructuralparts3㊀竹基三角形结构件及其空间结构的防护与固定㊀㊀为提高竹基三角形结构件及其构建的空间结构的防虫㊁防腐㊁防水防潮及阻燃能力ꎬ开发了布纤维基混凝土防护与固定技术ꎮ3 1㊀布纤维基混凝土制作方法选择200g/m2的无纺布作为基材ꎬ称取水泥(标号42 5)(与无纺布质量比不小于5ʒ1)ꎮ将水泥与水按质量比1ʒ1混合ꎬ充分搅拌成水泥浆ꎮ将无纺布浸入水泥浆中ꎬ或用水泥浆浇注无纺布ꎬ使无纺布充分吸附水泥浆ꎬ形成布纤维基混凝土ꎮ用布纤维基混凝土缠绕㊁包裹或粘贴到竹基三角形结构件(图6)或在空间结构上对其进行防护和固定ꎮ3 2㊀防护与固定技术的工艺流程以竹基三角形结构件构成的四角锥网格结构支架(图7a)为例ꎬ说明利用布纤维基混凝土进行防护与固定的工艺流程ꎮ先用布纤维基混凝土对支架的各节点与杆件进行防护与固定ꎬ再在网格结构支架的外侧贴压布纤维基混凝土膜(图7b)ꎬ将几个覆膜的网格结构支架组合固定ꎬ可形成投影面积更大的结构顶棚(图7c)ꎻ还可在这种结构顶棚上反复贴加布纤维基混凝土膜ꎬ以形成不同厚度与强度的竹结构ꎮ3 3㊀防护与固定效果评价随机选取同批生产的竹基三角形结构件ꎬ构建相似或相同的空间结构ꎬ在相同的环境条件下ꎬ测试了采用和未用布纤维基混凝土进行防护与固定处理的结构的使用效果ꎮ试验发现ꎬ采用布纤维基混凝土进行防护与固定的结构使用4年后ꎬ结构仍完整且功能正常ꎬ而未经布纤维基混凝土防护与固定的结构ꎬ正常使用年限仅为1年ꎮ试验还发现ꎬ布纤维基混凝土在对结构进行有效地防护的同时ꎬ提高了结构的强度ꎬ大大拓展了竹材与空间竹结构的应用范围和途径ꎮ注:a)用布纤维基混凝土缠绕结构件ꎻb)防护与固定的竹基三角形构件ꎮ图6㊀布纤维基混凝土防护与固定竹基三角形结构件Fig 6㊀Fiberreinforcedconcreteprotectionandfixationofbamboo ̄basedtriangularstructuralparts注:a)竹基四角锥网格结构支架ꎻb)经防护与固定的网格结构支架ꎻc)多个经防护与固定的网格结构支架组合固定而成的大面积的结构顶棚ꎮ图7㊀竹基三角形结构件的防护与固定Fig 7㊀Protectionandfixationofbamboo ̄basedtriangularstructuralparts4㊀竹基三角形结构件的应用4 1㊀森林康养及园林景观设施营建空间网格结构ꎬ是现代建筑与人类文明的标志ꎬ通常以其跨度大㊁结构强度高㊁自身质量轻的特性而作为现代大跨度空间结构营建的主体类型[2ꎬ4-5]ꎮ但由于构建施工复杂ꎬ空间定位要求严格ꎬ并受竹木自身特性的限制ꎬ很难营建较大跨度的建筑空间ꎮ应用竹基三角形结构件技术ꎬ采用小径竹即可营建较大跨度的空间结构ꎮ图8为应用竹基三角形结构件建造的森林康养设施ꎮ选用竹龄4年以上㊁小头直径4~6cm㊁竹壁厚度3mm以上的圆竹ꎬ批量生产不同边长的节点连接型竹基正三角形结构件ꎮ由15个边长为4m的结构件组成15面体网壳ꎬ在网壳中间以边长为1 9m的结构件填充ꎻ考虑到顶面结构的承载能力ꎬ在边长为1 9m的三角形结构件中再用边长0 85m的结构件填充加固ꎻ用布纤维基混凝土对结构进行防护和加固处理ꎬ形成如图8a的正15面体网壳结构ꎮ经实测ꎬ整体结构的荷载大于30 17kNꎮ用双层边长为4 3m的布纤维基混凝土黏合到除门窗以外的各立面上ꎬ形成结构房屋(图8b)ꎬ其最大跨度达6 48mꎬ有效面积达27 52m2ꎬ装修装饰后可作为森林康养地的设施(图8c)ꎮ图9为应用竹基三角形结构件建造的园林景观亭ꎮ用小头直径1~3cm㊁长度为4m的小径竹ꎬ批量生产杆件连接型竹基等腰直角三角形结构件ꎮ由三角形结构件经布纤维基混凝土进行防护加固处理后构建成四角锥网格结构(图9a)ꎬ可营建如图9b所示的景观亭ꎮ注:a)竹基正15面体网壳结构ꎻb)建设的结构房屋ꎻc)竹基结构房屋应用场景(图片来自网络)ꎮ图8㊀竹基三角形结构件在森林康养设施中的应用Fig 8㊀Applicationofbamboo ̄basedtriangularstructuralpartsinforesthealthfacilities注:a)竹基四角锥网格结构ꎻb)竹基四角锥网格结构的应用场景(图片来自互联网)ꎮ图9㊀竹基三角形结构件在园林景观设施中的应用Fig 9㊀Applicationofbamboo ̄basedtriangularstructurepartsingardenlandscapefacilities4 2㊀生态浮岛等水体净化设施图10为应用竹基三角形结构件建造的生态浮岛ꎬ该浮岛于2022年7月20日建成ꎮ由节点连接型竹基三角形结构件形成支架(图10a)ꎬ经布纤维基混凝土防护ꎬ底部加入泡沫塑料作为上浮材料ꎮ该结构可利用浮岛不同空间位置的出水高差ꎬ设计陆生㊁水生等多种生态类型植物ꎬ提高水处理效率与观赏性(图10b)ꎮ同时可用来解决部分观赏性强的水生植物不适宜于深水环境生长的技术难题ꎮ类似结构还可设计成大型水面花坛ꎬ结构稳定性强ꎬ可视性好ꎮ4 3㊀在生态挡土墙等园林环保工程领域中的应用㊀㊀竹基三角形结构件经布纤维基混凝土防护与固定形成的网架结构㊁桁架结构ꎬ可与地下根系发达的地被竹等竹类植物结合用于坡面防护与绿化(图11)ꎮ与常见的石质㊁混凝土及各种砌体注:a)竹基三角形结构件组成的支架结构ꎻb)竹基生态浮岛ꎮ图10㊀竹基三角形结构件在水体净化设施中的应用Fig 10㊀Applicationofbamboo ̄basedtriangularstructurepartsinwaterpurificationfacilities注:a)竹基三角形结构件组成的挡土墙支架ꎻb)竹基生态挡土墙ꎮ图11㊀竹基三角形结构件在生态工程设施中的应用Fig 11㊀Applicationofbamboo ̄basedtriangularstructurepartsinecologicalengineeringfacilities等硬防护挡土墙相比ꎬ可大幅降低建造成本ꎬ大量减少土体外运ꎬ同时还可减少硬防护工程的石漠化效应ꎬ生态绿化效果显著ꎮ5㊀结束语竹基三角形结构件能广泛利用我国丰富的竹资源ꎬ就地取材ꎬ方便快捷地构建各种类型的空间结构ꎬ由于空间结构设计合理ꎬ使其拥有较大的承载能力和结构跨度ꎬ而无须使用高强度的结构材料[6]ꎮ研究开发的布纤维基混凝土技术ꎬ为竹木结构防护㊁结构固定和性能改善提供了新思路ꎮ竹基三角形结构件及其相关技术能整合多种结构材料的性能优势ꎬ产品性价比高ꎬ结构自身质量轻ꎬ其结构自重和生产成本通常不到同类产品的1/10ꎬ市场竞争优势突出ꎬ可适应于多水潮湿环境ꎬ能广泛应用于园林环保㊁森林康养和建筑工程等多个领域ꎬ市场容量大ꎮ参考文献[1]㊀刘可为ꎬ奥利弗 弗里斯.全球竹建筑概述:趋势和挑战[J].世界建筑ꎬ2013(12):27-34.[2]董石麟ꎬ罗尧治ꎬ赵阳ꎬ等.新型空间结构分析㊁设计与施工[M].北京:人民交通出版社ꎬ2006.[3]江敬艳.圆竹家具的研究[D].南京:南京林业大学ꎬ2001.[4]蓝天.中国空间结构七十年成就与展望[J].建筑结构ꎬ2019ꎬ49(19):5-10.[5]王俊ꎬ宋涛.中国空间结构的创新与实践[J].建筑科学ꎬ2018ꎬ34(9):1-11.[6]吴华.当前建筑空间结构的特征以及设计与优化[J].江西建材ꎬ2013(2):55-56.。
竹材在建筑中的应用
形 式 和 空 间 。 最 主 要 的 是 ,它 符 合 未 来 环 境 保 护 和 城 市 可 持 续 发 展 的 要 求 , 为 人 类 创 造 全 新 的 居 住 环
1 竹 材 的 特 性 及 其 使 用 意 义
竹 子 是 属 于 禾 本 科 竹 亚 科 ( a u a e )植 物 , B mb s d a
现 在 热 带 地 区 茅 草 屋 的 搭 建 中 ,并 逐 渐 在 建 筑 材 料
领 域 中获 得 关 注 。在 世 界 各 国 ,竹 子 被 用 来 建 造 各
种 住 宅 、教 堂 和 桥 梁 。 竹 材 有 一 般 木 材 所 不 及 的 优
点 :除 了 生 长 迅 速 外 , 吸 收 C 量 是 普 通 树 木 的 4 O
倍 。 它 的 收 缩 量 小 ,有 高 度 的 割 裂 性 、弹 性 和 韧 性 .还 有 很 好 的 J i 抗 压 力 和 抗 拉 力 ,其 抗 拉 强 度 顷纹 约 为 木 材 的 20 25倍 ; 抗 压 强 度 为 木 材 的 12 20 .~ . .~ .
性 、耐 久 性 和 安 全 性 都 很 好 。 许 多 房 屋 用 天 然 的
浇 注 料 硬 化 后 ,将 其 中 剩 余 的 水 蒸 发 出 去 ,在
高 温 下 促 进 烧 结 进 程 , 进 一 步 提 高 浇 注 体 的 物
f 】 周 惠 群 等 . 泥煅 烧 技 术 及 设 备 ( 转 窑 篇 ) M] 武 汉 : 汉 3 水 回 [ . 武 理 T大 学 出 版 社 . 2 0 ( 1 . 06 1)
参 考 文献 :
[ 】 王 玉东 . 响 耐火 浇 注料 使 用 效果 的 因素 I . 泥 , 1 9 ( 0 : 1 影 水 J 1 9 7 1 )1 4 [ 】 左 明 扬 . 材 工 业 用 耐 火 材 料 [ . 汉 : 汉 理 _ 大 学 出 版 2 建 M】 武 武 r
竹子,建筑
竹结构材料在建筑领域的应用前景木材, 全世界, 风景区, 公益林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。
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。
浅淡竹材在建筑中的应用
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近 年来 . 子 作 为 房 屋 建 筑 材 料 的 重 要 性 逐 渐 得 到 人 { 竹 『 ‘
关 注 . 国 内外 的 众 多 景 观 建 筑 中 已 经 有 了相 当好 的应 用 在
陛、 弹性 和韧 性 , 还有 很 好 的顺 纹 抗 压 力 和 抗 拉 力 , 其抗 拉 强 约为木 材 的 20~25倍 . 压 强 度 为小 材 的 1 . . 抗 . 2~2O倍 一般 . 晚. 生长 在 斜坡 的竹 子 比生 长 在 山谷 的竹 子 结 实 . 贫瘠 十旱 在
土地上 生 长 的 竹 子 比在 肥 沃 的 土壤 中生 长 的竹 子 结 实 由于
.
应 用 于建 筑领 域 极 其 悠 久 由于 建 筑 师 普 遍 缺 乏 对 于 竹 材
种 传 统 建 筑 材 料 建 造技 术 及 其 材 料 特 性 的认 知 . 没计 思 路 往
仅 流 于 概 念 阶 段 而很 少 实 践 . 为 一 种 建 筑 材 料 在 巾 国 并 未 作
泛 地应 用 于 现 代建 筑 中
类 建 筑 物 木材 的生 长 期 约 为 2 4 0~ 0年 . 竹 子 的 生 长期 大 大 而 短 于 木 材 . 般 4年 可 以成 材 . 其 年 产量 是 木 材 的 3 。同样 一 且 倍
作 为 可 生 长 的生 态 材 料 . 材 的 供 应 受 到 国 家严 格 控 制 . 格 木 价
员 . 子 最 早 出 现 在 热 带 地 区 茅 草 屋 的 搭 建 中 . 逐 渐 在 建 竹 并
材料 领 域 中获 得 关 注 在 世 界 各 国 . 子 被 用 来 建 造 各 种 住 竹
竹材在建筑中的应用及前景分析
竹材在建筑中的应用及前景分析作者:吕昊晴来源:《科教导刊·电子版》2018年第22期摘要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。
此文主要探讨了竹材和竹建筑材料的特点、竹材料在建筑中的应用及发展前景等等。
关键词竹子建筑材料应用中图分类号:G267 文献标识码:A1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。
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。
结构设计竞赛竹材截面参数
结构设计竞赛竹材截面参数一、引言随着环保意识的不断提高,竹子在建筑领域的应用越来越受到关注。
结构设计竞赛作为一种推动创新和提高技术水平的重要方式,将竹材应用于竞赛项目中具有重要意义。
本文将探讨竹材在结构设计竞赛中的截面参数选择,以期为竹结构设计提供参考。
二、竹材特性及应用范围1.竹材的优点竹子具有较高的抗压、抗拉、抗弯强度,同时具有较好的韧性。
此外,竹子生长速度快,资源丰富,是一种绿色、可持续的建筑材料。
2.竹材的缺点竹材的缺点主要包括易受潮、易虫蛀、质地脆等。
在结构设计中,应注意这些问题,合理选择截面参数,以确保结构的安全性。
3.竹材在结构设计中的应用竹材在结构设计中的应用主要包括桥梁、住宅、亭子等。
通过合理设计,可以充分发挥竹材的优点,实现美观、实用、环保的建筑效果。
三、竹材截面参数的定义及重要性1.截面形状竹材的截面形状主要包括圆形、方形、矩形等。
不同的截面形状会对结构的力学性能产生不同影响。
2.截面尺寸截面尺寸直接影响结构的承载能力。
合理选择截面尺寸,既能保证结构的安全性,又能提高经济效益。
3.截面材质竹材的材质主要包括硬竹、软竹等。
不同材质的竹子具有不同的力学性能,应根据实际需求选择合适的材质。
四、竹材截面参数的选定方法1.设计原则在选择竹材截面参数时,应遵循以下原则:(1)确保结构安全可靠;(2)充分利用竹材资源;(3)注重环保和可持续发展。
2.安全性考虑在设计过程中,要充分考虑竹材的力学性能、使用环境等因素,确保结构的安全性。
3.经济性考虑在保证结构安全的前提下,应尽量选择经济性较高的截面参数,以降低成本。
五、竹结构设计竞赛案例分析1.案例一:竹桥设计(1)截面参数选择在竹桥设计中,选择了圆形和矩形两种截面形状。
圆形截面具有良好的力学性能和较高的稳定性;矩形截面在保证结构稳定性的同时,有利于提高经济效益。
(2)设计过程及方法在设计过程中,充分考虑了竹材的力学性能、使用环境等因素,采用合适的计算方法,确保结构的安全性。
竹材资源分布及其在建筑中的应用
竹材资源分布及其在建筑中的应用竹子是一种生长迅速的植物,其资源分布广泛,种类繁多。
竹子主要生长在亚洲地区,包括中国、印度、印度尼西亚等。
中国是世界上竹材资源最丰富的国家,拥有超过400种不同的竹子品种。
根据地理环境和气候条件的不同,竹子可以分为山地竹、平原竹、沿海竹等多个类型。
这些竹子在建筑中有着广泛的应用。
首先,竹子在建筑中的应用主要体现在结构和饰面方面。
作为一种坚韧耐用的材料,竹子可以用来制作建筑结构的主要框架和承重构件。
竹子的纹理均匀,力学性能好,可以承受较大的压力和抗震能力。
在一些传统的民居中,竹子常被用作梁、柱和屋架的材料,如中国南方的土楼和竹楼,这些建筑以竹子为主要结构材料,具有独特的民族特色和艺术价值。
其次,竹子在建筑饰面中也有广泛的应用。
竹子可以制作各种各样的装饰板材,如竹墙板、竹地板等。
竹墙板具有很好的吸音和隔热性能,可以改善室内环境,提高生活品质。
而竹地板则具有独特的纹理和颜色,给人一种自然和舒适的感觉。
此外,竹子还可以制作各种竹编制品,如竹篮、竹席、竹窗帘等,这些竹制品不仅美观大方,还具有一定的实用性能。
此外,竹子还可以用来制作建筑装饰品和家具。
竹子具有良好的可塑性,可以通过加工和修整制作各种形状的装饰品,如竹雕、竹屏风等。
这些竹制装饰品可以用来点缀建筑和室内环境,增加艺术氛围。
同时,竹子也是一种理想的家具材料,如竹制桌椅、床、柜等。
竹制家具具有轻巧、环保等特点,不仅适用于室内空间,还可以用于户外休闲场所,如花园、阳台等。
最后,竹子在建筑中的应用还可以延伸到景观设计领域。
竹子可以用来构建花坛、花架和篱笆等景观设施,营造出独特的自然风景。
竹子的竹节和纹理在建筑中具有很强的装饰性,可以与其他材料结合使用,创造出独特的景观效果。
综上所述,竹子在建筑中的应用非常广泛,不仅可以用来制作建筑结构和饰面材料,还可以用于制作家具和装饰品。
竹子以其独特的材质和纹理,给建筑带来了天然和活力,体现了人与自然的和谐。
探讨竹材在建筑工程中的应用
探讨竹材在建筑工程中的应用摘要:近年来,建筑业迅速成长为我国支柱性产业之一,本文介绍了竹材的特性,并对其在建筑工程中的应用进行了探讨。
关键词:建筑工程;竹材加工;力学性能中图分类号:k826.16 文献标识码:a 文章编号:一、竹材的特性作为绿色材料,现代竹材纤细致密,具有良好的物理力学性能和加工性能,可视为钢材和混凝土材料的有益补充,其主要力学性能见表1。
由表1可知,竹材的力学性能稍逊于钢铁,而优于其他传统建筑材料。
此外,竹材的密度较低,约为7.5kn/m3,是混凝土的1/4,砖墙砌体的1/3。
在绿色指标上,竹材吸收co2量是普通树木的4倍,具有自净作用,对环境影响小。
在具有导热系数低、尺寸稳定性佳、韧性较好和保温隔热等诸多特点的同时,竹材也存在耐候性较低、抗弯矩能力稍弱、结构整体刚性较差和易脆性破坏等缺点。
这些不足在实际使用中应当充分考虑。
另外,近些年来还出现了以竹材和其他材料为主要原料的竹材复合结构,如:竹-玻璃钢复合材料、竹-木复合材料和竹筋混凝土等。
这类新型结构兼具两种材料的特点,力学性能优越,能更好的满足现代建筑结构的性能要求,具有广阔的应用前景。
二、在建筑工程中的应用早在上世纪40年代,国外就开始研制竹胶合板,相继建成了竹纤维板和单板生产线。
近10年来,中国竹业生产也取得了较快发展。
目前,竹材不仅常被应用于建筑施工中的模板、脚手架和室内装修等方面,还出现在现代轻型住宅、大型高层建筑和桥梁的建设中。
按照竹材在建筑工程中的不同用途,文中将其分为基桩、框架、墙体和楼板3类。
2.1基桩竹材抗压强度大,可作土建基础用桩。
这些基桩一般用于临时平房或两层楼房。
同时,基桩不宜过长,以免在地下水的渗透下腐蚀发霉。
基桩的竹子宜选择直径大、竹肉厚和竹节节距短的,以获得较大的抗压强度。
对于小直径竹材可按需要将多根捆扎为一根,以替代大直径竹材。
未经防腐处理的竹柱使用年限较短,出于经济考虑,应对其进行防腐处理或埋入混凝土中,以延长使用寿命。
现代竹材技术及其在建筑设计中的应用
、
竹 材 的 特 点
可见 用竹 集成材加 工而成的竹结构梁 ,有 着优 良
【e rs B mboma r l Tcn lg, rht t e K ywo d 】 a o t is ehooyA cicu ea , e r
竹材是一 种优质 的建筑 材料 色泽柔和 、纹理 的力学 性能 可以使建筑物在 承受地震等 强自然灾 清 晰、手 感光滑 、富有弹性 ,给使 用者以良好的视 觉 、嗅觉和触觉感受 ,它重量轻 韧性好 、强度高 害时具 有较高 的安全 性能 。
2 竹 材 人 造 板 的加 工与 应 用 技 术
可 以被做成桁架 来解决建筑中的大跨 度问题 。 同时 ,
竹材人 造板是 以竹材 为原 料或增强材料 、表面
竹材 又是一 种生 态环保 的绿 色建材。 它成 材快 . 从竹 装饰 材料的规格 化板材 ,具有强度大 、刚性 好 表
笋到成材 只需两三个月 .生长 周期是 松木的 11 O 面耐磨 损等 特点 .板材幅面大 、变形小 、尺寸稳定 . /2 。 在使用期过后 , 材料可 以完全被回收并再次利用。 竹 具有一定 的防 虫、防腐蚀性能。
材 以筒状原形使用时 ,因原竹 中空 、 外层 纤维 坚固 材料沿茎干 方向容易开裂 所 以对原竹 进行连接加 三 竹 材 在 现 代 建 筑 中 的 应 用 状 况
固非常重要 。连接 固定的方法 有榫卯、捆扎、胶结 竹材作 为 种天然 的建筑 材料 .得到 了很 多设
和金属构件连接等等。 。此 外 , 人们也可以通过现代 计 师的关注 。他们从 竹材的材料特 性和构造特点入 工艺: 竹材 加工成物理性能优 良 断面 规整的方材 手 ,创造性地 塑造 了不同的建筑 造型和丰富 的内部 和板材 。目前经人工加工 的竹 材有竹集成材 和竹材 空间 . 展现 出竹材与众不同的材料 表现 力。
竹材可行性分析报告范本
竹材可行性分析报告范本标题:竹材可行性分析报告一、引言竹材作为一种绿色、环保的建筑材料,具有重要的应用价值。
本报告旨在对竹材的可行性进行深入分析,评估其在建筑领域的潜力。
二、竹材的优势1. 环保性:竹子本身是一种可再生资源,生长周期短,几年便可成熟。
采用竹材作为建筑材料可以减少对木材的依赖,降低对森林的砍伐压力,有助于保护生态环境。
2. 轻质高强度:相较于木材和钢材,竹材具有较低的密度,同时拥有出色的抗压、抗弯强度。
竹材制品相对轻便,可降低建筑结构整体重量,提高建筑的抗震性能。
3. 耐久性:经过正确的处理和防腐措施,竹材可以具备较好的耐久性。
竹材纤维结构特殊,具有对虫蛀、霉菌等生物的抵抗能力,较少受到自然环境的侵蚀。
4. 美观性:竹材本身质朴自然,带有独特的东方文化韵味。
在设计中灵活运用竹材可以营造出独特的空间氛围和艺术感。
三、竹材的应用领域1. 建筑结构:竹材可用于搭建建筑结构中的梁、柱、承重墙等,具有一定的承重能力和稳定性。
2. 室内装修:竹材可以用于室内地板、墙壁、天花板等装修材料,赋予室内空间一种自然、温馨的氛围。
3. 室外景观:竹制品可用于室外亭台、庭院围栏等景观装饰,增添自然与人文气息。
4. 建筑外立面:通过竹材的镶嵌、编织等处理方式,可以创造出丰富多样的建筑外立面效果。
四、竹材的挑战和解决方案1. 加工难度:竹材加工过程中需要考虑到其纤维的特殊性,在加工过程中容易产生裂纹、断裂等问题。
解决方案可以是采用先进的加工设备和技术,对竹材进行适当处理,以提高加工精度和效率。
2. 防腐防虫:竹材在使用过程中容易受到腐朽和虫蛀的侵害。
解决方案可以是对竹材进行防腐处理,采用环保的防腐剂,以延长竹材的使用寿命,并避免对环境造成污染。
3. 标准规范缺乏:目前关于竹材的标准规范相对较少,缺乏统一的设计和施工规范。
解决方案可以是加强标准制定和推广,建立竹材的相关行业标准,以指导竹材在建筑领域的应用。
五、竹材的市场潜力竹材具有广阔的市场潜力。
毛竹脚手架搭设
毛竹脚手架搭设脚手架是在建筑施工过程中常用的工具,用于提供一个安全、稳定的工作平台,方便工人进行高空作业。
在脚手架的使用中,毛竹是一种常见的材料。
毛竹作为一种天然的竹材,具有轻便、坚固、环保的特点,被广泛应用于脚手架的搭设中。
在搭设毛竹脚手架时,需要进行一系列的操作和注意事项,以确保搭设的安全和稳定性。
首先,在搭设毛竹脚手架之前,需进行材料的准备和选择。
选用质量较好的毛竹材料,要求无裂纹、无腐朽,长度适合工地需求。
可以使用锯子对毛竹进行切割和加工,将其制作成适当长度的脚手架杆。
在搭设脚手架时,需要选择合适的位置并进行基础的预备工作。
首先,确保施工地面平整、坚实,没有明显的障碍物。
其次,根据需要确定脚手架的高度和长度,并进行标记。
然后,根据标记的位置,进行下沉地钢管或人工挖掘基础坑,再根据测量线、控制线等进行调整、排除要求。
接下来,进行脚手架的搭设。
将处理过的毛竹杆根据预先设计好的方式进行组合,连接,确保连接牢固。
在连接处可以使用螺栓、扣件等工具进行牢固的连接。
需要注意的是,连接件应该与毛竹杆配合良好,没有间隙或松动。
同时,要合理设置支撑、斜撑等支撑结构,增加整个脚手架的稳定性。
在搭设过程中,要确保毛竹脚手架的稳固性。
检查脚手架各部位的连接,确保没有松动或者损坏的情况,进行必要的调整和修复。
在使用过程中,要经常检查脚手架的稳定性,避免发生意外事故。
另外,还要注意毛竹脚手架的维护。
定期检查脚手架的连接部位,发现有松动或损坏的情况及时处理。
同时,避免脚手架接触水源或暴露在雨中,防止其受潮发霉或者腐朽。
毛竹脚手架的搭设是一项重要的施工工作,需要专业的人员进行操作。
在操作过程中,要严格遵守相关的安全操作规范和要求,确保工人的人身安全。
总之,毛竹脚手架作为一种常见的脚手架材料,具有轻便、坚固、环保等特点,被广泛应用于建筑施工中。
在搭设毛竹脚手架时,需要进行材料的准备和选择,合理安排施工位置和基础准备,进行连接和稳固性的检查等。
浅谈竹材在当前建筑中的应用
普遍的应用方式 ; ) 2 以某种意象或概念 的形 式将 竹引入到建筑 之 中;) 3 作为建筑面材的竹质模板 、 胶合板 等人造建筑材料的运用。
在第 一 个 方 面 , 在 17 早 9 9年 , 纪 忠 先 生 在 上 海 松 江 方 塔 园 冯
的设计 中 , 就对 竹材 作 为结 构元 素 的运用做 了尝试 。园 中茶 室 “ 何陋轩” 见图 1 , ( ) 以竹杆 为架 , 以草覆 顶。建筑造 型采用松 江
・
1 ・ 2
第3 7卷 第 1 4期 2 0 1 1年 5 月
山 西 建 筑
S HANXI ARCHI TECTURE
Vo . .1 137 No 4 Ma . 2 1 y 01
文 章编 号 :0 9 6 2 (0 )4 0 1 -2 10 — 8 5 2 1 1 -0 2 0 1
1 竹在我 国传统 文化 中 的地 位
毋庸置疑 , 自古 以来 即是我国传统文化 中重要而 又活跃 的 竹
元 素之 一 。
ห้องสมุดไป่ตู้
点, 其设计 项 目也涉及住宅 、 办公建筑和工厂 等众 多领域 , 中较 其
有 影 响 力 的一 个 作 品 是 Z R 竹 亭 。 EI
宋 代 文 豪 苏 东坡 曾 言 :无 竹 令 人 俗 , 肉令 人 瘦 ” 他 还 大 表 “ 无 ,
一
图 3 Z RI 亭 E 竹
图 4 “ 分宅” 二
地区特有 的四坡顶 弯屋脊形 式。在这里 竹子作 为一种 轻型 的结 构构 件 出现 , 承 受 了所 有 的压 力 和 拉力 。 并 合环境保护和可持续 发展 的精神 , 另一 方面也 是为 了寻求新 意 ,
建筑师们之所以选择竹材作为结构构件 , 一方 面是 由于它符
竹材应用于建筑和景观的案例
竹材应用于建筑和景观的案例竹材是一种绿色环保材料,具有轻质、坚固、耐久、高韧性等优点,因此近年来被越来越多的建筑师和景观设计师所采用。
下面介绍一些竹材应用于建筑和景观的案例。
1. 神奈川大学大樱寮食堂神奈川大学大樱寮食堂是由建筑师妹島和世设计的,采用了大量竹材进行建造。
竹材不仅用于建筑的结构框架,还用于制作门、窗、墙面等。
通过巧妙的搭配和设计,竹材营造出了轻盈清新的空间氛围,并赋予了建筑独特的日本传统美感。
2. 万博客场万博客场是2020年东京奥运会的主竞技场,也是世界首座由竹材建造的大型体育场馆。
竹材作为主要结构材料,能够承受巨大的荷载和地震力,同时还具有良好的吸音、隔热、保温性能,使得体育场馆能够创造出更加舒适的观赛环境。
3. 重庆翠湖天街重庆翠湖天街是一座融合商业、文化、娱乐等多功能于一体的城市综合体。
其中的景观区域采用大量竹材装饰,通过竹编艺术和竹切割技术,将竹材打造成各种造型和构件,营造出一种清新自然的休闲氛围。
4. 北京建筑大学雁栖湖校区北京建筑大学雁栖湖校区位于延庆区,占地面积约为80公顷,是中国最大的竹材建筑群。
校区内各种建筑,包括教学楼、图书馆、学生宿舍等,都采用了竹材进行建造。
通过竹材的运用,建筑群呈现出一种贴近自然的生态环境,同时也彰显出中国传统建筑文化的魅力。
5. 柬埔寨皇家文化艺术中心柬埔寨皇家文化艺术中心是一座由中国援建的大型文化设施,采用了竹材作为主要的结构材料。
竹材不能仅满足建筑的功能需求,还能够营造出东南亚地区独特的建筑风格和文化气息。
同时,竹材独特的质感和色彩,也成为建筑的一大亮点,在空间上形成了轻盈、温馨的氛围。
竹材料在建筑设计中的应用研究
竹材料在建筑设计中的应用研究随着人们对可持续发展的关注日益增加,建筑设计领域对于环保材料的需求也逐渐增长。
在这个背景下,竹材料作为一种可再生资源,其在建筑设计中的应用日益广泛。
竹材料具有许多独特的特性,如强度高、轻质化、抗震性能好等等,使其成为绿色建筑的理想选择。
竹材料作为替代传统木材的好选择,主要有以下几个方面的优势。
首先,竹材料是一种快生长的植物,生长期短,因此具有较高的可再生性。
相比之下,传统木材的生长周期较长,容易造成资源的短缺。
其次,竹材料的强度高于传统木材,能够承担更大的荷载。
这使得竹材料在建筑设计中具备更广泛的应用空间,如梁柱、地面、墙体等。
再次,竹材料具有较好的抗震性能。
在地震频发地区,使用竹材料可以有效减少建筑因地震而引发的损坏与灾难。
同时,竹材料还具有轻质化的特点,降低了建筑的自重,减少了对建筑基础的要求,节约了建筑材料的使用。
此外,竹材料还具有良好的隔热和隔音性能,为建筑提供了更好的舒适度。
竹材料的应用并不仅仅限于传统的住宅建筑,它在现代建筑设计中也有着广泛的应用。
例如,在一些高科技建筑中,竹材料可以被运用为景观构件,打造出独特的环境氛围。
竹材料的自然纹理和色彩,使得建筑具有了更加生动活泼的外观。
此外,竹材料还可以被应用于建筑的内部装饰。
比如,竹纤维可用于制作地板、墙壁和天花板等装饰材料,营造出自然、舒适的室内环境。
在现代建筑设计中,竹材料的运用不仅满足了人们对环保材料的追求,还为建筑增添了一份独特的韵味。
然而,竹材料在应用中还面临一些技术挑战和难题。
首先,竹材料的加工工艺尚不成熟,需要更多的专业技术和设备支持。
其次,竹材料的防腐处理尚待完善。
由于竹材料本身易受潮湿空气侵蚀,需要进行有效的防腐处理,以延长其使用寿命。
此外,竹材料的设计和施工标准也需要进一步完善,确保其在建筑中的稳定性和可靠性。
为进一步推广竹材料在建筑设计中的应用,一方面需要加强相关领域的研究和技术创新。
例如,开展竹材料的性能测试和强度计算,为建筑设计提供科学依据。
竹在当代建筑结构体系中的应用
竹在当代建筑结构体系中的应用摘要:本文选取当代建筑中一些新的竹结构建筑,并对建筑实例进行分析总结。
总结归纳当代竹材建筑结构体系的种类,系统的介绍竹材在当代建筑结构体系中的应用方式和特点。
关键词:竹材当代结构体系形式竹子自古以来就与人类的生产生活息息相关,又以其生长速度快,易获取,韧性好等优势被大量应用于建筑当中。
随着科技的进步,技术的提升以及相关结构计算相关理论的完善和新型结构形式的产生,竹材在建筑中的应用又有了新的表现和突破,竹材被更多的应用在大跨度建筑中,产生了许多新的结构形式,新型建材的产生也使竹材表现出了不同传统的形式特征。
1、竹材杆件结构体系竹材杆件结构体系是指竹材在砍伐后,不破坏其一节一节的自然形态,将竹材加工成段,用于建筑结构所组成的结构体系。
国外通常根据结构计算理论,经过精密的计算,将竹材力学性能薄弱的连接部分采用新的节点构造方式,将竹材应用在跨度更大的建筑当中。
使竹材良好的结构力学性能得到表现,例如印度巴厘岛由设计师约翰和辛西娅哈迪设计的绿色学校、西蒙·维列兹为了2000年汉诺威世博会图设计了ZERI厅。
巴里岛上的“绿色学校”采用岛上大量出产的巨龙竹为主要材料,为了避免竹材抗压能力的不足,设计师将建筑外部柱子的设计成多根竹杆发散支撑的柱子形态,使结构的支撑点增多,分散了巨大屋顶向下传递的荷载,底部多跟竹柱又相交于一点,使底部使用空间保持相对开阔的形态,同时在内部结构柱设计中又根据不同部位的实际情况,采用了多根竹杆成束组合与多根竹制柱子发散支撑相结合使用的方法。
西蒙·维列兹为了2000年汉诺威世博会设计了ZERI厅,建筑面积2150㎡,其中地面1650㎡,一层的展厅500㎡。
整座建筑使用了4000根瓜达竹,建筑屋顶直径40m,向外悬挑7m,整个建筑平面呈12边形。
主体架构完全由竹材杆件制成。
主要结构单元为2个斜柱及其支撑的2个悬臂梁,12对基本结构单元按照圆形规律布置,横梁在最高处形成圆环。
以竹代塑应用场景
以竹代塑应用场景
“以竹代塑”的应用场景主要包括以下几个方面:
1.包装和运输行业:竹子可被制成一次性餐具、托盘、包装盒、快
递包装袋等,替代塑料制品,减少白色污染。
2.建筑行业:竹子可以用于建筑模板、建材、装饰材料等,替代部
分塑料和钢材。
3.化工行业:竹子可以制成活性炭、竹炭、竹纤维等,替代部分化
学原料和塑料制品。
4.食品行业:竹笋、竹米等可作为食品原料,也可用于食品包装材
料。
5.纺织行业:竹纤维可用于制作衣物、床单、毛巾等,替代部分合
成纤维制品。
6.农业领域:竹子可作为有机肥料、生物农药、饲料等,替代部分
化学肥料和药物。
7.能源领域:竹子可以用于生物质能源的开发和利用,如竹炭油、
竹乙醇等,替代部分化石能源。
8.文化创意产业:竹子可以用于制作工艺品、艺术品、文化创意产
品等,丰富文化市场。
总的来说,“以竹代塑”的应用场景非常广泛,涵盖了包装、建筑、化工、食品、纺织、农业、能源和文化创意等多个领域。
通过推广“以竹代塑”,可以减少塑料制品的使用,降低白色污染,促进可
持续发展。
竹材在设计中的应用
竹材在设计中的应用竹材是一种天然的、可再生的、环保的材料,在现代设计领域中得到了越来越广泛的应用。
竹材具有独特的纹理、质感和色彩,可以用于制作家具、装饰品、建筑结构和艺术品等各种产品。
本文将探讨竹材在设计中的应用,并介绍一些竹材产品的创新设计。
一、竹材的特点及优势竹材是一种具有优异物理和机械性质的天然材料。
它比木材更轻、更坚硬、更耐压、更弹性,具有耐磨性、耐腐蚀性和抗紫外线能力。
竹材还有良好的吸音、隔热、透气、保温、防潮和抗震性能。
此外,竹材在生长和加工过程中不需要使用化学药剂和人工杀虫剂,是一种非常环保的材料。
二、竹材在家具设计中的应用竹材可以用于制作各种家具,如椅子、桌子、床、屏风、置物架等。
竹材家具的设计风格可以追求简约、自然、清新、富有东方文化特色。
竹材的质感和色彩很适合搭配自然材质如皮革、麻布、棉麻等。
竹材还可以和其他材料如玻璃、金属、石材等相结合,形成出别具一格的创新设计。
三、竹材在装饰品设计中的应用竹材可以用于制作各种装饰品,如花盆、挂件、灯具、画框、文具等。
这些小巧的家居饰品用竹材制作,既天然、环保,又具有良好的美感和实用性。
竹材的本色和质感十分适合和植物、绿植搭配,这样不仅可以营造出清新自然的氛围,还能净化室内空气。
四、竹材在建筑结构设计中的应用竹材可以用作建筑结构的材料,如屋顶、地板、墙板、栏杆、梁柱等。
竹材建筑的设计风格可以具有浓厚的民族文化色彩。
竹材不仅结实耐用,而且柔韧性好,可以适应地区的气候变化和地震影响,是一种非常实用的建筑材料。
五、竹材在艺术品设计中的应用竹材还可以用于制作艺术品,如雕塑、摆件、工艺品等。
竹材雕塑的设计风格可以十分具有艺术感和创新性。
竹材本身已经具有很高的艺术价值,而且在工艺上也可以进行各种创新,如打磨、刻画、雕刻、油漆等。
六、竹材创新设计案例1.竹材餐椅这款竹材餐椅采用了独特的麻绳编织技术和金属材质的搭配设计,为竹材家具增添了美感和时尚感。
该设计的餐椅造型简约而不失舒适感和实用性,可以用于各种家庭和商业场所。
竹制材料在土木建筑工程中的应用
关键 词 竹材 土建 应用
中图分类号: T U5 3 1 . 3
文献标识码: A
美洲, 也 长 期 的将 竹 子 制作 成 脚 手 架 , 并且, 在 现 代 建 筑 工 程 施 工 中 也在 使 用 着 。 脚 手架 一 般 选 用 三 年 或 者 三年 以上 的毛 竹 ,那 些 竹 杆 又 青又嫩 , 并且有些枯黄, 上面还有黑斑和蛀虫的竹子不能使用, 竹子有轻度裂纹 的, 应该用铅丝修补后在使用 , 并且竹竿的小 头应该大于或者等于 7 . 5厘米 。脚手架不仅可 以在建筑工程 中使 用 , 还 可 以在 修 建房 屋 和 制 作 屋 棚 等 地 方 使积 少 、 产量低 , 而竹 子 品种 多 , 产 量 高, 因此 , 国家大力倡导用竹子代替木材, 并投入 了一定的人 力、 物力来研究这项工程, 并 取 得 了一 定 的成 效 , 最 早 在 四 川 就发明了竹 编胶合板 ,虽然在 建筑 工程 中没有起到很大的应 用效果, 仅 仅 用 于 做包 装 纸 箱 。但 是 , 这 一成 效 将 竹 子 制 造 人 造 板推 向 了 另外 一 个 里 程 碑 。 随之 , 人 们 又 研 制 出 了压 板 、 刨花 板 、 地 板 等 新 兴 的 竹 制 产 品 。 这些 产 品可 以用 来 做 天 花板 、 门板 、 墙面等 , 由于 竹 子 本身具有抗压 、 抗震能力, 所 以, 在某些方面甚至可 以替代钢 材 使用 。人 造 板 在 很 多 方 面 比 木材 具有 优 势 , 比如 : 强度大 、 刚 性好 、 韧性 强等 , 并且 成 本 低 、 制造简单 , 因此 , 在 土 木 建 筑 工 程 中得 到 广 泛 应 用 。
浅谈竹材在别墅结构建筑中的应用
(. 1浙江工业大学浙西分校建筑工程系, 浙江 衢州 3 40 2 2 00;.重 庆 大 学 土 木工 程 学 院 , 庆 重
404) 0 0 4
摘要: 近年 来, 生态建筑越 来越 受到人们的关注。在分析竹材力 学性能的基础上 阐述 了竹材在别墅结构建筑 中的应 用及这种竹结构 另墅的各种优 点。通过对竹材在 剐墅结构 中应用的思考 , l j 希望能对竹材这种生态材料 的发展及 其在建 筑领域 中应用起到一定
Ke or : b mbo i e;me h nisp roma c ; i asrcu a ulig yw ds a otmb r c a c efr n e vl t trlb i n s l u d
0 引 言
好 的建筑 材料 。
竹 材是 一 种 天然 的含 有 丰 富木 质 纤维 素 的 大 型
Ch n qn 0 0 4C ia o gig 0 4 ,hn ) 4
A src:E o g d b i igm y6 h ot r b ta t cl i f ul n a et m s如 幻} oc d e 如a dat ciew rsi Fcn yas B sdO ehnc e Fl ̄eo n t at od n ee  ̄ er. ae n m c a i p l 1 f r v s l M bmbo t b r eapiao a o i e n v l s utr uli sW ec b d ( ela tevr e fte vl t cua a o i e, p l t no bmbot ri ia t cua b i n a dsr e ,1 w l s h iuso ias utrl m ci f b m l r l dg s i 3 t h l r b i ig. ht a l m o a to si uhn f radtedvlp e t n ti t no a o m e. ul n Ta ypn p n n k p s i ow r eeo m r d ui ai mb ot b r ds m i r n g h ia l o fb z i
竹材在土木建筑中的应用
适合的竹种。
表 2 竹 材 、 木 材 、钢 材 的 强 度 比较
面积 约 占世界 的 1 ,竹 材 产量 约 占 1 ,均居 各 国 / 4 / 3
之首 。竹 材生 长周 期短 ,一 般六 年成 材 ,且 一次造
林可 多次 采伐 ,多 年受 益 。我 国得天 独厚 的竹 林 资
国竹 林 面 积 约 3 4万 h 2 ( 包 括 台 湾 省 , 以下 5 m 未
在竹 材 的加工 利用 和竹 材人 造板 的生 产 中 ,可 以按
照产 品 的用途 与性 能要 求 ,根据 竹材 的密度 来选 择
同) ,约 占森林 总 面积 的 3 %,蓄积 量约 800万 t 0 ,
F r t nvrt,H ri 104 ) o syU ie i er sy ab 500 n
Ab ta t B mb o rs uc e yr h i hn . Ho e e , te s otg f o d,s e n t e ul igmae asi b — sr c : a o e o r e i v r i C ia s c n w v r h h r eo o a w t l d o rb i n tr l s e e a h d i c mi l a dmo oie be safs g o nfr s r su c , b mb o d et t s p r rpo e t , at c mo a dmo o n no n g e r e r n t a l .A a t rw oe t o r e c — e a o , u oi u e o rp r s i y tat r s e rn e r atn i s o e rs ac e . S me n t rso a o n ea piain o e r w b mb o i ec n t cin ae it d c d i t t n f e rh r e o h t e s o aue f mb o a d t p l t f a a o t o r t r r u e b h c o h t nh s u o no n t i p p r B mb o c u d b u si t fw o d se li me c s s Ma i o d u e o a o a o o l le t e h s a e . a o o l a s b t ue o o d a t n s ae . e t n e o kn g o s fb mb o V n t ny s v g n o h
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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
少施工量和劳动强度,并加快整个工程的施工进度。
竹纤维水泥基复合板在建筑结构中的应用,不仅能够有效降低施工成本,而且其可塑性极强,能够被广泛用于隔墙材料和房屋制品中。
结束语
竹子含有丰富的纤维素和抗拉、抗压、抗弯性能,只有对其进行到位的改性处理,其便能够在建筑结构中发挥其优势,为建筑行业的发展提供更多的新材料和新工艺。
在建筑施工中,使用竹纤维水泥基复合板还能够有效减少施工环节,降低施工成本并提升施工进度,因此竹材资源在建筑结构中的应用前景必然是广阔的。
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