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。由于在通风不良的湿热条件及地下水的作用下，竹桩极易发生腐烂和霉变，因此，防潮措施显得尤为重要。例如，西双版纳的傣家竹楼采用干栏式的结构形式来满足下部结构通风、防潮的要求。该竹楼的基础便采用了施工简易的竹桩。然而，目前这种竹材基础较少采用，主要原因在于埋入地面以下的竹桩很难避免湿热的反复作用，其防腐、防潮处理较为困难；而且，竹材还存在老化等问题，随着老化现象的持续，各项力学性能指标都会发生少量削减。因此，如何较好的处理防腐、防潮和老化现象是竹材基础研究中首要解决的问题。

２．２框架

用作框架结构的竹材主要由圆竹组成。为了增强刚性，也可采用

竹木混用。竹材的尺寸和间距因结构性质和要求的不同而不同。选用的竹材其直径应尽量适中，竹壁亦宜厚些。目前可作为框架结构的人工合成竹材有以下几种。

１）竹材层积材，即竹材层压板。它的加工工艺简单，材料来源广，竹材利用率高，易于工业化生产。其纵向强度和刚度很高，适用于承重墙体、单向板、梁等房屋构件。对于大跨度的梁构件，竹材层积材理论上可做成工字形、箱形等截面，不仅节省材料，而且提高跨越能力。

２）竹材重组材。这种材料充分利用了竹材的固有特性，具有力学性能稳定、强度高、规格大、保持天然竹材纹理结构的特点，可用作梁、柱等主要承重构件。考虑到竖向构件在结构中的重要性，抗震安居房常选用竹材重组材作柱。用竹材作为建筑框架，梁、柱节点的连接尤为重要。圆竹交联的传统方法多为用竹蔑、麻绳或铁丝捆扎和搭接的方式。随着现代竹连接技术的发展，连接方式也发生了变化，主要有粘接、镶嵌和金属紧固件等几种连接方式。其中以金属紧固件较为常见，金属紧固件连接主要有螺栓连接、套筒连接、槽口连接三种。运用这些连接方式和竹结构的内外墙系统，可以减轻建筑物的自重，从而减少由建筑物自重所引起的地震作用，不易造成人员伤亡，特别适用于高烈度地区。１９９８年，在哥斯达黎加的７．６级地震中，位于震中的３０余座竹房屋保存完好，而周边许多混凝土结构的房屋却几乎全部倒塌。２００８年６月，在四川省广元市投入使用的竹结构活动板房，历经了多次强烈余震

的考验，仍然完好无损。

2.3墙体和楼板

与常用墙体材料相比，竹墙体的导热系数远小于常用墙体的导热系数。其导热系数约为普通混凝土的８％，钢筋混凝土的１１％，约为加气混凝土的７４％，空心砖砌体的２４％。因此，竹墙体具有良好的保温隔热性能，是较理想的墙体材料。其常见的形式有以下几种。

１）竹板墙将圆竹劈成长条的竹板，纵向钉于横竖组成的竹杆框架上，板外抹以泥浆，浆外涂抹石灰或水泥砂浆，为使砂浆附着牢固，可在竹板面上加钉铁丝钢。

２）篱笆墙竹篱笆技术最主要的优点是成本低廉并且建筑质量较好，经久耐用，占用空间少。竹篱笆的设计和建造更具灵活性、技术要求不高。

３）竹席墙常见的做法是将编织的竹席钉于木架或竹架的一侧或两侧，再用灰泥涂抹，为了减轻墙重，也有不在表面涂抹泥的，用做室内隔墙。现代竹骨架墙体即属于竹板墙类型。竹骨架墙体设置龙骨以实现多传力路径的受力体系及保证墙体足够的刚度。由于竹材加工技术的进步，近年来还出现了竹编胶合板、竹席胶合板和竹材胶合板等产品，使得竹墙体质量有了显著提高。

目前，楼板材料主要采用竹帘胶合板和竹材碎料板等。主要原因是它们具有力学性能好，易于工业化生产，保温隔热效果好以及节能等特点。竹帘胶合板具有生产成本低、强度高、刚性好、幅面大

等特点，可作为建筑模板材料、楼板、墙体及隔断材料。２００９年东南大学和南京林业大学设计的竹结构抗震安居房，其楼面板便采用１６ｍｍ厚竹帘胶合板作为结构层。同时，竹材碎料板对原料形状要求较低，具有较高的强度和较低的吸湿膨胀性，是房屋墙体、隔断和楼板的较好材料。２００９年建成的北京紫竹院的楼板便采用了竹材碎料板。另外，现代竹楼板常采用现场装配的方式，由众多的板块单元组装而成。模块化的设计使板材加工简单，便于批量化生产和缩短工期，进一步推动了竹材市场的发展。

３结论

现代竹材具有灵活性强，抗震性能好，施工速度快，保温隔热效果好，原料来源广泛，造价低廉，节能环保等优点能够满足现代绿色住宅的要求。虽然目前竹材的研究还有许多困难，但是竹材应用广泛、潜力巨大，值得深入研究。特别是在当前“可持续发展建筑”的政策导向下，竹结构建筑将是未来新型建筑的发展方向之一。

参考文献：

［１］费本华，王戈，任海青，等．我国木结构建筑行业发展现状分析［ｊ］．木材工业，２００９，２３（２）：１９－２２．［2］郑凯，陈绪和．竹材人造板在预制房屋建造中的应用前景［ｊ］．世界竹藤通讯，２００６，４（１）：１－２．

［3］江泽慧，费夺华，王正，等．新型竹材结构建筑研究初报：结构复合竹材的研究与应用［ｊ］．国际木业，２００３，６（１）：１２－１３．