竹材在園林建筑中的應(yīng)用

李 鵬 陳敬佑 陳楚文

浙江農(nóng)林大學(xué)園林與建筑學(xué)院 杭州 300311

竹材在園林建筑中的應(yīng)用

李 鵬 陳敬佑 陳楚文

浙江農(nóng)林大學(xué)園林與建筑學(xué)院 杭州 300311

文中從建筑生態(tài)學(xué)和園林工程實(shí)踐的角度調(diào)查與研究竹材在園林建筑小品中的應(yīng)用。

竹材，園林建筑，應(yīng)用

在當(dāng)前我國資源日益緊張的情況下，科學(xué)、合理與適度地開發(fā)利用竹材資源具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 竹材的材性

1.1 密度

與普通木材相比，竹材干濕伸縮和體積變化很小，縱向收縮率比橫向小，上部收縮率比下部小且逐節(jié)遞減。竹材的比重和密度因品種和竹齡而異。竹竿的比重與其長度成正比，通常大致在0.8～1.2，平均值約為0.912。主要經(jīng)濟(jì)竹種的密度在0.46～0.83，最大密度為0.83，最小密度為0.46。一般來說，密度大的竹種竹材硬度大、抗壓強(qiáng)度高、彈性小，而密度小的竹材硬度小、抗壓強(qiáng)度低、彈性大。

1.2 強(qiáng)度

竹材雖然質(zhì)量輕，但強(qiáng)度大，其強(qiáng)度因種類而不同，即使同一種品種也會(huì)由于出產(chǎn)地區(qū)、生長地點(diǎn)和生長年限而不同。以我國多產(chǎn)的毛竹為例，經(jīng)試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度一般達(dá)98.8 MPa，抗壓強(qiáng)度48.8 MPa，抗彎強(qiáng)度91.5 MPa。彈性模量一般可達(dá)239.5 MPa，而竹管的抗壓強(qiáng)度上部為40.4 MPa，中部38.4 MPa，下部47.4 MPa，平均42.1 MPa。內(nèi)側(cè)抗彎強(qiáng)度89.26 MPa，外側(cè)抗彎強(qiáng)度298.4 MPa［1］。竹材抗拉抗壓強(qiáng)度明顯優(yōu)于木材，其靜彎曲強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量及硬度等約為一般木材的2倍［1］。如果對竹材進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)耐久處理，其強(qiáng)度還會(huì)有很大提高。

2 竹材在園林建筑中的應(yīng)用

目前，在中國的結(jié)構(gòu)規(guī)范中只有木結(jié)構(gòu)規(guī)范，還沒有獨(dú)立的竹結(jié)構(gòu)規(guī)范，能夠參考的只有一些國內(nèi)外建筑師和結(jié)構(gòu)師的試驗(yàn)性規(guī)范。由于此前相關(guān)研究少，竹材園林建筑的類型、結(jié)構(gòu)以及施工工藝并不為廣大設(shè)計(jì)者熟知。在參考我國一些園林竹材建筑實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)外有關(guān)資料文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，現(xiàn)對竹材在園林建筑工程上的不同用途進(jìn)行分類敘述。

2.1 基礎(chǔ)

大圓竹抗壓強(qiáng)度高，可作土建基礎(chǔ)用柱或混凝土板基礎(chǔ)柱，在園林建筑上一般用于1層或2層樓房?？筛鶕?jù)實(shí)際需要將多根小徑圓竹捆扎成柱，經(jīng)防腐處理后埋入土中，以替代混凝土柱。未經(jīng)防腐處理的竹材在土中極易腐爛，通常先進(jìn)行防腐處理或?qū)A竹埋入混凝土等氣密性好的材料中配合使用，以延長其使用年限。竹柱宜選擇干濕度和直徑一致、肉厚節(jié)短的竹子，以獲得最大的抗壓強(qiáng)度。

2.2 建筑框架

我國多用毛竹綁縛成捆來作園林建筑框架，主要由圓竹或長竹片組成，用竹蔑、麻繩或鐵絲等材料捆扎成束。為了增強(qiáng)剛性，多竹木混用。由于竹材的尺寸和間距等原因，竹建筑框架剛性較小，不如木結(jié)構(gòu)，但其抗側(cè)剪力和回彈性能優(yōu)越，抗震能力強(qiáng)，特別適用于地震地區(qū)。例如，在四川廣元市北街小學(xué)由湖南大學(xué)捐資生產(chǎn)的20套竹結(jié)構(gòu)安全教室已經(jīng)安裝成型，深受震區(qū)人民喜愛。

2.3 腳手架

以竹材作為園林建筑施工用的腳手架十分常見。竹腳手架依據(jù)建筑物的形態(tài)可隨意調(diào)整和擴(kuò)展，其關(guān)鍵在于它依附于建筑的基本構(gòu)架。有了這種支撐構(gòu)架，竹腳手架在豎向上就有擴(kuò)展的余地。其構(gòu)造形式一般采用雙排竹竿，用麻繩或鐵絲等綁扎，主要由立桿、斜桿、頂撐和大桿組成，每層橫向作腳手板以利交通。竹腳手架多用于園林建筑外墻施工，也可用于民房和臨時(shí)建筑等。其造價(jià)低廉、抗風(fēng)能力強(qiáng)，但由于竹材徑級尺寸的變異性較大，不適用于高層?，F(xiàn)在部分建筑施工管理部門已經(jīng)規(guī)定竹腳手架只允許用于5層以下房屋的施工。

2.4 模板

1)竹木模板將竹片釘于框架上，成型后澆筑。竹片一般先鉆孔后釘釘以避免劈裂。該法施工工藝簡單，造價(jià)低廉，但施工后的混凝土表面不平整。

2)竹席模板用表面刷過脫模劑或樹脂膜紙貼面的竹席或竹簾連接在模板框架上。竹席或竹簾通過浸膠、風(fēng)干、高壓、熱處理等程序工藝制成。這種模板比鋼模板和普通膠合板模板質(zhì)量輕、造價(jià)低，拆裝方便快捷，具有耐熱、不易變形等優(yōu)點(diǎn)。

2.5 地面材料

1)原竹地板直接用圓竹、半回圓竹或竹片平鋪地面，兩端和中間用竹篾、竹片或金屬相聯(lián)固定。是一種較傳統(tǒng)的做法。

2)竹片拼花地板將圓竹鋸開成竹片，經(jīng)防腐、防蛀處理后，按木制拼花地板施工工藝制成拼花地板，或?qū)⒅衿日迟N在纖維板或膠合板上而后再鋪在地面上。

3)竹膠合板地板利用竹材加工余料經(jīng)高溫高壓(130℃，3～4 Mpa)、熱固膠合等工藝層層壓制而成。其硬度為普通木材的100倍，抗拉強(qiáng)度是木材的1.5～2.0倍，具強(qiáng)度高、硬度大、防潮防腐、耐磨等優(yōu)點(diǎn)。同木材一樣，其可縱橫交錯(cuò)相拼成各式拼花圖案，目前在園林工程室內(nèi)外均有應(yīng)用。

2.6 屋面材料

竹材質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、富彈性、抗沖擊性強(qiáng)，是園林建筑中良好的屋面材料。

1)半回竹瓦屋面。取圓竹從中對剖為二，去節(jié)隔;置于背陰處風(fēng)干后;將各個(gè)半圓竹彼此正反凹凸相嵌，鉆孔后用釘固定在檀條上 (圖1)。

2)竹片屋面。竹片多取自大直徑圓竹，做成寬2～4 cm的竹片，并排或交錯(cuò)排列，打眼釘在檀條上，整體完成后做防水處理。

3)竹席波形瓦屋面。這是四川省林科院近年來開發(fā)的一種竹制建筑材料，用竹黃蔑編織成席，經(jīng)涂膠并在金屬波形模具上熱壓而成，具有幅面大、施工省等特點(diǎn)。

4)竹裝飾屋面做好后在其上安裝各種竹材屋頂，以求外觀上達(dá)到竹屋頂?shù)男Ч?/p>

此外，還有在屋面支架上用蘆葦、竹枝葉、稻草等苫蓋屋頂。這種屋面雖是傳統(tǒng)的做法，看似簡陋，但取材容易，施工簡單，價(jià)格低廉，與竹材搭配協(xié)調(diào)，景觀效果良好，在現(xiàn)代園林中也比較多見。

2.7 竹墻

竹材應(yīng)用于墻壁古以有之，但現(xiàn)代科技的進(jìn)步又為竹材在墻體的應(yīng)用上開辟了新的途徑。

1)原竹墻用長條的竹片密排或留一定間距釘于竹框架上，也可用竹篾、麻繩和鐵絲固定。竹片多豎排，也可拼成多種圖案，景觀效果良好。

2)用竹席做墻常見的是將編織的竹席釘于框架的一側(cè)或兩側(cè)作為骨架結(jié)構(gòu)，再在兩面用灰泥涂抹制成墻體或其他建筑構(gòu)件;也可不涂抹灰泥，用作室內(nèi)隔墻或室外裝飾。

3)竹組裝墻是利用龍骨、氣釘、膠粘劑將2塊竹墻體板及1塊石膏板連接起來制成單個(gè)墻體，再通過“工”字形接縫條將單個(gè)墻體板組裝成大幅面墻體［2］。

2.8 竹橋

竹材還可做成小跨度或者中等跨度的園林橋梁供車行或人行。例如，以竹蔑編織成繩狀的竹纜可用作吊橋，以替代鋼絲繩。我國四川西部橫跨岷江都江堰上的竹索橋長340 m，又習(xí)稱“窄橋”，是世界馳名的竹索橋。

2.9 竹筋混凝土

竹筋混凝土是以普通硅酸鹽水泥為凝結(jié)材料，以聚苯乙烯泡沫、稻殼、桔桿為輕集料，以淀粉改性膠為中間粘合劑，以氯化鈣為早強(qiáng)劑，以烷基磺酸鈉為拌合助劑，采用竹筋作輕質(zhì)墻板的骨架的輕集料混凝土［3］。其具有一定的彈性變形量，外墻不必使用保溫層，有效降低了粉塵污染，節(jié)約了成本，提高了建筑效率和抗震能力。

竹筋混凝土主要用于輕質(zhì)墻體，廣泛應(yīng)用于園林工程，可作為框架結(jié)構(gòu)的添空外墻或與其他建筑配套使用;也可單獨(dú)使用，如作為景墻、井蓋等。竹筋的抗拉強(qiáng)度可達(dá)到鋼筋的80%，生長年齡在4年左右的苦竹的抗拉強(qiáng)度估計(jì)為鋼筋的50%，但是其彈性模量不過是鋼筋的1/10。因此，以竹筋全面替代鋼筋是不可行的，但由于園林建筑對強(qiáng)度的要求不高，其使用前景值得期待。

2.10 室內(nèi)裝飾

1)在現(xiàn)代的室內(nèi)裝飾中，門常用竹材和木材為框架，兩面釘以竹席或竹片板。竹席、竹片表面刷清漆，色澤自然，使用年限長。

2)裝飾板由于竹材紋理細(xì)致，色澤鵝黃清雅，符合東方審美，因此用于裝飾室內(nèi)墻體別具風(fēng)格。

3)竹制日用品和工藝品的使用歷史悠久，在人們?nèi)粘Ｉ钪兴枰母鞣N裝飾品中幾乎都可看到，在現(xiàn)代室內(nèi)裝飾中也頗受歡迎。目前工業(yè)化生產(chǎn)的日用竹制品主要有竹席、竹家具等，竹工藝品主要有竹編、竹雕等。

3 竹建筑經(jīng)典案例

3.1 德中同行之家

“德中同行之家”位于2010年上海世博會(huì)C片區(qū)，高8 m，建筑面積330 m2，是2010年上海世博會(huì)園區(qū)中唯一一座主體支撐結(jié)構(gòu)完全采用竹材料的2層建筑。柔韌的竹子與鋼材巧妙地結(jié)合在一起，構(gòu)成了造型奇特的時(shí)尚竹建筑。作為整個(gè)世博會(huì)中面積最小、展期最短的獨(dú)立展廳，這一建筑深深打動(dòng)了參觀者，其創(chuàng)造性的建筑形式與參觀者建立了一種生動(dòng)、感人而永恒的交流關(guān)系。

展館支撐結(jié)構(gòu)是由24組竹竿組成的倒金字塔形構(gòu)架，每組由4根向上張開的巨龍竹組成。每根巨龍竹在經(jīng)過各類性能測試后進(jìn)行過嚴(yán)格的防蟲防火處理，最后烘干以備用。這些巨龍竹長8 m，平均直徑20 cm左右，竹齡大于4年，外形筆直，無病蟲腐蝕。展館內(nèi)部樓板采用的是竹材膠合板，將經(jīng)烘干和浸泡處理的竹片壓制成竹板，竹板壓再制成竹梁，從而構(gòu)成巨型梁柱體系架構(gòu)，其他構(gòu)件和處理技術(shù)都是為此建筑專門打造的。這種竹材膠合板需要進(jìn)行嚴(yán)格的抗拉、抗壓與彈性測試以及防火防腐處理。

竹材支撐體系的各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過鋼材相互固定連接，外圍維護(hù)結(jié)構(gòu)采用透明輕盈的新型材料ETFE膜，屋面面層用PVC膜覆蓋。竹材膠合板作為內(nèi)部裝飾的主要材料，采用淺層筏板基礎(chǔ)。這種建造方法使整個(gè)展館更類似于裝配式建筑，大氣輕盈，拆裝方便，大部分材料可循環(huán)利用，從而降低了建造過程中的能耗和污染。

作為將環(huán)保理念和極富中國傳統(tǒng)韻味的竹材有機(jī)結(jié)合融入現(xiàn)代景觀建筑的成功案例，“德中同行之家”熠熠生輝，充分展現(xiàn)了建筑藝術(shù)之美。同時(shí)，該案例也對以后景觀建筑的發(fā)展做出了有益的探索和實(shí)踐。

3.2 安吉竹子博覽園之竹餐廳

安吉竹子博覽園位于中國著名竹鄉(xiāng)浙江省安吉縣境內(nèi)，其景區(qū)內(nèi)的竹餐廳以竹材為設(shè)計(jì)的主題和主要飾材。建筑中間為過廊，兩邊為餐廳，結(jié)構(gòu)及其圍護(hù)全部使用竹材。用排列疏密程度不同的竹墻來劃分空間層次，既有不同空間，又滿足一定的通透性。以竹為梁、束竹為柱，密竹為墻、疏竹為簾，以竹為臺(tái)、以竹為路……竹在這里得到了最大化最完美的運(yùn)用。建筑師采用傳統(tǒng)的綁扎、釘釘?shù)忍幚硎址閷χ褡拥臉?gòu)造手段。所有節(jié)點(diǎn)拐角都被小心地隱藏起來，營造出純竹空間的意境。

一個(gè)普通竹亭的成本大概在2 000～3 000元左右，其中主要是竹材耐久處理費(fèi)和人工費(fèi)。和其他建筑相比，竹建筑的成本比較低。因此，竹材園林建筑在竹產(chǎn)區(qū)發(fā)展前景廣闊。

［1］黃祖波，李春寶，吳巖，等．竹材在土木建筑中的應(yīng)用［J］．2007，23(2):79－80．

［2］江澤慧，王正，常亮，等．建筑用竹材墻體制造技術(shù)研究［J］．北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，28(6):155 －158．

［3］朱自強(qiáng)．淺談竹材與竹筋混凝土［J］．江西建材，2007(3):6－18．

Discussion on the Application of Bamboo in Garden Architecture

Li Peng，Chen Jingyou，Chen Chuwen

(School of Landscape Architecture，Zhejiang Agriculture＆ Forestry University，Hangzhou 300311，China)

China boosts rich bamboo resources，and bamboo enjoys advantages in energy－saving and green environment as a kind of construction material.The paper investigated and studied the application of bamboo to garden architecture from the perspectives of architecture ecology and gardening projects.

bamboo，garden architecture，application

S731.9

A

1672－4925(2011)06－055－03

2011－11－23

李鵬，浙江農(nóng)林大學(xué)城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)專業(yè)在讀碩士研究生，E－mail:670419607@qq.com通訊作者:陳敬佑，浙江農(nóng)林大學(xué)教授;陳楚文，浙江農(nóng)林大學(xué)副教授