竹建筑技術(shù)綜述

肖登峰+柏文峰

摘 要：竹建筑技術(shù)的兩大流派是原竹建筑和竹集成材建筑。它們朝兩個(gè)不同的方向發(fā)展，并且取得了不同的成果，有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：竹建筑；技術(shù)；原竹

當(dāng)今建筑活動(dòng)的能源消耗占了總能源的一半，隨著能源的不斷枯竭，各種各樣的新能源不斷的涌現(xiàn)，建筑師們也在探索并嘗試運(yùn)用一些新的綠色節(jié)能建筑材料。竹子由于其的綠色、低碳、環(huán)保而越來越受到建筑師們和材料學(xué)家的重視。

但是隨著現(xiàn)代建筑以及現(xiàn)代建筑技術(shù)的發(fā)展，各種耐久、堅(jiān)固、防火性好的建筑材料運(yùn)用到建筑當(dāng)中。竹材由于其加工不易，長度有限，耐候耐火性不佳，傳統(tǒng)的建筑構(gòu)造技術(shù)不能滿足建筑的性能而逐漸被放棄在主體結(jié)構(gòu)中使用，制約了竹建筑的發(fā)展。

竹子分布的范圍特別廣，在亞洲，非洲，南美洲的熱帶和亞熱帶地區(qū)具有分布。中國也是竹子主產(chǎn)區(qū)，中國的竹林面積約占全球竹林面積的25%。

1 竹子的優(yōu)勢

竹子的生長繁殖快，栽培簡單，成材的周期只要三到五年。

竹子是桿狀中空的材料，竹子的沿桿方向的受拉和受壓的能力強(qiáng)，韌性特別強(qiáng)，纖維長，竹子的質(zhì)量比較輕，韌性，強(qiáng)度和彈性均優(yōu)于木材。

竹子枝繁葉茂，具有保護(hù)水土，改善自然環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。

2 竹子作為建筑構(gòu)件的劣勢

竹子是桿狀中空的筒體結(jié)構(gòu)，在使用上受到了限制，竹材是下大上小，加工起來比較麻煩，竹節(jié)處的剛度很難保證。

竹子豎向的強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度高，但是竹子橫向順紋的強(qiáng)度低，抗剪能力弱，容易開裂。

竹子的防火性能不佳，容易發(fā)生火災(zāi)。竹子含有很多的蛋白質(zhì)、糖類和淀粉，竹材很容易遭到蟲蛀的破壞從而影響了竹子的使用。

現(xiàn)今國內(nèi)外的竹建筑及技術(shù)研究主要集中在原竹建筑和膠合竹集成材建筑的研究。原竹建筑，竹竿作為主要的建筑構(gòu)件，輔以其它一些建筑材料，通過一系列的構(gòu)造和連接方式，竹子作建筑的主體結(jié)構(gòu)的建筑。膠合竹集成材建筑是先把原竹加工成膠合竹板，基于輕型木結(jié)構(gòu)住宅建造技術(shù)而建成的建筑。

3 原竹建筑技術(shù)

3.1 國際相關(guān)研究

3.1.1 哥倫比亞（南美洲）

南美洲的竹建筑技術(shù)水平很高。哥倫比亞的建筑師西蒙﹒富勒，以下簡稱西蒙，西蒙在原竹桿件節(jié)點(diǎn)連接方面設(shè)計(jì)了一種新的連接方法：螺栓水泥連接方法，這種方法是在竹材的端部掏空一到兩個(gè)竹節(jié)，然后填入混凝土，在混凝土未凝結(jié)的時(shí)候插入螺栓，這樣竹材可以通過埋入的構(gòu)件與混凝土基礎(chǔ)連接，由混凝土基礎(chǔ)來承受整個(gè)建筑的重量。竹材之間的連接可以通過螺釘、墊圈、螺栓、鋼箍等構(gòu)件進(jìn)行連接。如果是在竹材的中部進(jìn)行連接，就在竹子中部的竹節(jié)打孔，灌入水泥，然后再用其他構(gòu)件連接。

西蒙的建筑作品已經(jīng)遍布全世界，由于其作品的構(gòu)造精美，受力合理，建筑表現(xiàn)力強(qiáng)。西蒙最著名的建筑作品是ZERI展館，這是西蒙應(yīng)“零排放研究組織（ZERI）”的宗旨及要求為2000年德國漢諾威世界博覽會(huì)設(shè)計(jì)的建筑作品。西蒙在中國的首次實(shí)踐是廣東南昆山森林保護(hù)區(qū)的竹橋，西蒙在這個(gè)建筑受到了中國古建筑的啟示，橋的造型優(yōu)美，與當(dāng)?shù)氐那嗌骄G水很好的結(jié)合起來。

3.1.2 歐洲（德國）原竹建筑技術(shù)

德國的馬爾庫斯·海因斯道夫是原竹建筑領(lǐng)域活躍的建筑師。2008 年11 月在德國和中國在廣州站共建了竹展亭21 個(gè)，大約用了6000-7000 米的竹材。海因斯道夫在廣州的竹展亭拆卸與安裝都非常方便。2010年上海世博會(huì)德中同行之家展館總建筑面積330平方米，可供游人行走參觀。二層的竹膜結(jié)構(gòu)建筑物向世界展示了其特殊的建造方式。這座建筑物高8米、寬10米、長25米，由竹、竹筒和薄板組成。建筑物的結(jié)構(gòu)采用了專為竹建筑材料研發(fā)的連接和施工技術(shù)。

3.1.3 越南

越南建筑師武仲義近年來設(shè)計(jì)作品，如風(fēng)水咖啡館及酒吧、墨西哥花園竹結(jié)構(gòu)建筑等，他使用的是未經(jīng)剖開的原竹。運(yùn)用到的主要技術(shù)有：（1）浸漬和煙熏（傳統(tǒng)）；（2）竹繩栓和竹楔子（傳統(tǒng)）；（3）裝配式結(jié)構(gòu)體系（現(xiàn)代）。

3.2 國內(nèi)相關(guān)研究

國內(nèi)在竹建筑研究的一個(gè)里程碑式的事件是國際竹藤組織的于1997年成立。國內(nèi)對竹膠合板和竹集成材的研究比較多。南京林業(yè)大學(xué)以張齊生院士為代表的科研人員集中對竹集成材的研究。

3.2.1 南京林業(yè)大學(xué)竹材工程研究中心

在竹材膠合板研究的基礎(chǔ)上成功地開發(fā)了竹簾膠合板，竹篾在熱壓機(jī)中被壓縮， 產(chǎn)生部分塑性變形， 相互緊密接觸； 同時(shí)， 膠粘劑產(chǎn)生聚合反應(yīng)， 從而膠合成整體。由于膠粘劑具有抑制霉菌的作用且又封閉了竹篾， 可防止板面霉變。

梁柱結(jié)構(gòu)體系是傳統(tǒng)的建筑形式，其主要的受力體系由跨度較大的梁柱結(jié)構(gòu)，承受主要荷載；輕型木結(jié)構(gòu)是一種空間箱型體系，它由構(gòu)件斷面較小的規(guī)格連接組成，它由主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件（結(jié)構(gòu)骨架）和次要結(jié)構(gòu)構(gòu)件（墻面板、樓面板和屋面板）共同作用來承受各種荷載，具有安全、經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)布置靈活的特點(diǎn)。竹樓的結(jié)構(gòu)借鑒兩種結(jié)構(gòu)體系的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)體系總體上采用梁-柱+擱柵-墻骨柱構(gòu)成的多約束、多傳力路徑的受力體系。節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造連接也是借鑒了木結(jié)構(gòu)的構(gòu)造連接。

3.2.2 湖南大學(xué)的肖巖教授領(lǐng)導(dǎo)的現(xiàn)代竹木及組合結(jié)構(gòu)研究所

肖巖教授不僅在國內(nèi)用竹材建造了房子和橋梁，在非洲也建造了房子。肖巖教授在湖南耒陽建造了世界首座通行車輛的現(xiàn)代竹結(jié)構(gòu)橋梁，采用現(xiàn)代工藝技術(shù)、設(shè)計(jì)理論、建造方法的新型模塊化裝配式橋梁體系，采用指接膠合竹膠板關(guān)鍵技術(shù)，解決了竹結(jié)構(gòu)橋梁在跨度和承載力方面的難題。肖巖教授在汶川的災(zāi)后重建中，利用已掌握的竹膠合板的關(guān)鍵技術(shù)，基于國外流行的輕型木結(jié)構(gòu)住宅的基礎(chǔ)上開發(fā)出來了抗震的竹結(jié)構(gòu)住宅，并承受了多次余震，依然完好無損。

縱觀國內(nèi)外的竹建筑技術(shù)，原竹建筑沒有標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的可能性，原竹建筑大多數(shù)是臨時(shí)性建筑，建筑的功能簡單，竹集成材建筑可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)，可以達(dá)到預(yù)制裝配式的目的，但是竹集成材的價(jià)格太貴，不具有推廣性。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國建筑材料科學(xué)研究院.綠色建材與建材綠色化[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[2] 柏文峰，曾志海.云南綠色鄉(xiāng)土建筑研究與實(shí)踐[M].昆明：云南科技出版社，2009，6.

[3]肖巖，佘立永，單波，周泉，陳國，楊瑞珍.現(xiàn)代竹結(jié)構(gòu)在汶川地震災(zāi)后重建中的應(yīng)用[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2009，3.

作者簡介：肖登峰（1990.02- ），湖南婁底人，昆明理工大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，碩士；柏文峰（1964.06- ），黑龍江雞西人，教授，博士。