竹材在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用發(fā)展與研究現(xiàn)狀

楊健榮

摘要：竹材結(jié)構(gòu)體系是一種非常綠色環(huán)保和符合可持續(xù)發(fā)展理念的建筑結(jié)構(gòu)體系，是我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展方向，竹材結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)應(yīng)用具有非常大的意義，本文通過(guò)對(duì)于竹材結(jié)構(gòu)研究，可以提出新的竹材利用價(jià)值理念。

關(guān)鍵詞：竹材；建筑結(jié)構(gòu)；研究現(xiàn)狀

一、竹材結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用

1、鋼、水泥和磚是現(xiàn)代建筑主要結(jié)構(gòu)材料組成，也是高能耗、高污染和高排放的建筑材料，會(huì)導(dǎo)致環(huán)境負(fù)荷比較大，非常不符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，需要綠色材料在建筑行業(yè)應(yīng)用，提高建筑天然和環(huán)保，在一定時(shí)間和范圍內(nèi)不斷被鋼材、水泥和磚代替，需要合理運(yùn)用綠色建材促進(jìn)國(guó)家的建筑行業(yè)全面、健康和可持續(xù)發(fā)展方向。

2、竹子是我國(guó)重要的森林資源，我國(guó)竹子生產(chǎn)分布非常廣泛，竹子的分布面積有538萬(wàn)公頃，和鋼材、水泥傳統(tǒng)建筑材料相比，竹子資源占據(jù)比例來(lái)源非常廣，生長(zhǎng)周期比較短，具有非常良好物理性質(zhì)，材質(zhì)比較好，竹子是綠色材料，在生長(zhǎng)過(guò)程中需要不斷改善環(huán)境，加工過(guò)程也耗費(fèi)很多材料。合理的開(kāi)發(fā)竹資源，將竹子作為一種綠色有機(jī)材料，形成了新型建筑結(jié)構(gòu)體系，能夠很好提高竹材結(jié)構(gòu)利用價(jià)值，在一定程度上可以取代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料，提高建筑綠色環(huán)保，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

二、竹材結(jié)構(gòu)的構(gòu)造力學(xué)性質(zhì)

竹材結(jié)構(gòu)構(gòu)造主要有竹節(jié)和節(jié)間兩個(gè)部分，竹材組織非常緊密，表面非常光滑呈現(xiàn)綠色，竹子每一個(gè)竹節(jié)都有橫隔，竹膜主要起作用要很好防治原竹開(kāi)裂和屈折。竹材料纖維比較細(xì)致，輕質(zhì)高強(qiáng)，彈性也比較好，是力學(xué)性能非常好的工程結(jié)構(gòu)材料，竹子力學(xué)性能主要就力學(xué)強(qiáng)度，竹子性能和其他材料比較堅(jiān)固性遜色，在傳統(tǒng)的建材中竹材重與傳統(tǒng)建材應(yīng)用比例有待提高。

三、竹材在建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用表現(xiàn)

1、用竹材代替鋼筋，可以用于彈性比較好，拉力比較高，容易加工和價(jià)格比較低廉優(yōu)勢(shì)，用竹子代替鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可以充分利用材料資源，很好實(shí)現(xiàn)節(jié)約鋼材。高智能對(duì)于竹材單調(diào)水平推力實(shí)驗(yàn)研究，可以很好提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果，能夠很好提高墻體的作用，竹材配筋率水平非常高，竹材可以很好提高建筑強(qiáng)度，對(duì)于竹材混凝土實(shí)驗(yàn)研究，竹材對(duì)于混凝土有給出很高約束作用。

2、竹材通過(guò)一系列機(jī)械和化學(xué)加工，施加一定膠黏劑，在一定溫度壓力下要壓制板材板型，竹材人造面積比較大，基本上可以做墻面板使用，竹材也可以作為房屋梁架構(gòu)構(gòu)建，但是竹材的容易破壞模式不符合梁柱結(jié)構(gòu)，竹材筋增強(qiáng)材料彎曲力學(xué)性能，可以很好提高竹材對(duì)于結(jié)構(gòu)工程適用。新型嵌入式鋼筋增強(qiáng)了竹材使用，利用嵌入式技術(shù)將鋼筋嵌入到竹材中，通過(guò)鋼筋可以很好增加對(duì)于竹材實(shí)驗(yàn)研究，提高竹材承受能力，在設(shè)計(jì)荷載中可以很好改善截面剛度。

3、竹材通過(guò)復(fù)合重組技術(shù)手段制成板材，結(jié)構(gòu)材料是竹材利用的一個(gè)新的發(fā)展方向，鋼筋竹材相互配合使用，可以很好利用膠黏劑把竹材人造板和鋼材進(jìn)行很好合成，竹材組合結(jié)構(gòu)主要涉及樓板、墻、柱和鋼等。需要能夠很好克服薄壁鋼筋，充分發(fā)揮鋼筋高強(qiáng)度材料強(qiáng)度，用鋼材少，需要大力發(fā)展鋼材和竹材組合結(jié)合，我國(guó)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展需要很好利用竹材。對(duì)于鋼材進(jìn)行組合構(gòu)建研究，可以看出鋼材和竹材相互結(jié)合，利用竹膠板和薄壁鋼材組合，具有很高承受能力和剛度。和傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)相比鋼材和竹材結(jié)構(gòu)材料不但環(huán)保，制作施工中，施工周期也比較短，力學(xué)性能也非常有限，這樣構(gòu)建承載能夠非高，結(jié)構(gòu)延展性也比較好，適合于抗震性設(shè)置。

四、竹結(jié)構(gòu)體系發(fā)展現(xiàn)狀分析

1、輕型化和環(huán)?；墙ㄖY(jié)構(gòu)發(fā)展兩個(gè)方向，建筑物重量增大，需要加重基礎(chǔ)負(fù)荷，增加綜合成本，及時(shí)降低結(jié)構(gòu)抗震性能，和傳統(tǒng)混凝土相比，竹材具有較高環(huán)保性，竹材結(jié)構(gòu)比一般傳統(tǒng)材料輕，尤其是比較輕的竹材結(jié)構(gòu)，所以竹材結(jié)構(gòu)建筑在地震中會(huì)避免遭受地震作用，水平地震作用下竹材結(jié)構(gòu)建筑能夠很好保持不會(huì)變形，竹材結(jié)構(gòu)建筑可以吸收地震能量，同時(shí)竹材結(jié)構(gòu)加工過(guò)程中會(huì)降低能耗，竹材結(jié)構(gòu)符合輕型化和環(huán)保，是目前建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)。

2、竹子是一種形態(tài)樸實(shí)和自然典雅的生態(tài)材料，能夠體現(xiàn)現(xiàn)在建筑師自然環(huán)保設(shè)計(jì)理論，竹子建筑主要運(yùn)用竹子桿作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件，通過(guò)合理節(jié)點(diǎn)連接方式可以將整個(gè)構(gòu)建相互連接，形成主體結(jié)構(gòu)，是一種綠色環(huán)保建筑，具有非常高效和節(jié)能優(yōu)勢(shì)，符合可持續(xù)發(fā)展要求。竹材建筑可以直接利用梁竹結(jié)構(gòu)，中國(guó)傳統(tǒng)建筑主要就是梁柱結(jié)構(gòu)體系，竹材結(jié)構(gòu)建筑具有夸大比較特點(diǎn)，由于竹子的強(qiáng)重比較高，抗壓能力比較強(qiáng)，鋼材的物理性能也非常適用于空間建筑結(jié)構(gòu)，竹材加工工藝進(jìn)步，提高了建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展，使建筑更加具有想象力。

3、竹子結(jié)構(gòu)體系是小直徑空心圓柱體，天然的竹子形態(tài)各異，剛度和強(qiáng)度都不是很均勻，理想建筑結(jié)構(gòu)材料會(huì)受很大限制，通過(guò)干燥和熱壓固化形成高強(qiáng)度材料，這種竹材可以很好保留原始竹子性能，竹子具有較好的物理力學(xué)性能，能夠很好適應(yīng)建筑形式多樣性。從抗震性竹材工程材料研究，重點(diǎn)介紹新型竹材結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)，對(duì)于竹材結(jié)構(gòu)清晰配置進(jìn)行竹材設(shè)計(jì)和研究，運(yùn)用竹材膠合方式，竹材基本材料是輕型裝配，竹材應(yīng)用與房屋建筑中，運(yùn)用現(xiàn)代竹材結(jié)構(gòu)技術(shù)和膠合竹材板研究，可以很好對(duì)于竹材裝配制造。

4、鋼筋和竹材相互結(jié)合材料組合墻體，承受重結(jié)構(gòu)體系，組合樓板通過(guò)金屬固件相互并接，利用竹材墻體可以直接承受樓板荷載，通過(guò)組合墻體直接將荷載。鋼材和竹材結(jié)合的梁柱樣式框架體系主要是把組合柱和組合梁樓板做好基本受力構(gòu)建，通過(guò)金屬相互相接，組合梁會(huì)直接承受組合樓板，結(jié)構(gòu)體系和鋼結(jié)構(gòu)體系相互結(jié)合。

五、竹材在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用發(fā)展前景

1、竹材的耐久性限制了竹子的建筑結(jié)構(gòu)中能否永久性受力重要應(yīng)用，竹材是一種新型墻體材料，運(yùn)用竹材材料和新型墻體材料相互結(jié)合，新型墻體材料直接包含原材料，和鋼材混凝土相互結(jié)合，這種結(jié)構(gòu)很好解決了原始竹材容易腐蝕缺陷。固保墻體材料優(yōu)點(diǎn)從性能上講竹材原始材料綠色環(huán)保，對(duì)于環(huán)境影響比較小，具有非常優(yōu)異的耐火和耐熱能力，結(jié)構(gòu)性能上講原始竹材骨架相互結(jié)合，可以很好減少施工成本，具有非常良好抗震性，施工性能也具有一定標(biāo)準(zhǔn)化，運(yùn)用竹材可以很好減少建造時(shí)間，施工過(guò)程中需要做好竹材清潔工作。

2、通過(guò)對(duì)于竹材物理和化學(xué)性質(zhì)研究，可以看出竹材具有非常良好力學(xué)性能，建筑結(jié)構(gòu)材料巨大潛力，對(duì)于竹材結(jié)構(gòu)應(yīng)用主要在實(shí)際工作研究中，目前竹材結(jié)構(gòu)研究水平比較低，注重竹材結(jié)構(gòu)的抗震性能和設(shè)計(jì)方法系統(tǒng)研究，研究結(jié)果也具有一定破壞性，骨架曲線(xiàn)也涉及變形性能，是建筑結(jié)構(gòu)能耗剛度延展，需要深入對(duì)于竹材結(jié)構(gòu)受力機(jī)理研究，建立竹材計(jì)算物理特點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)是傳力樞紐，節(jié)點(diǎn)連接具有可靠性。

結(jié)論：

節(jié)約型社會(huì)是國(guó)家政策可持續(xù)發(fā)展的建設(shè)目標(biāo)，在竹材結(jié)構(gòu)推廣中，竹材結(jié)構(gòu)使用為竹材提供了非常良好契機(jī)，和傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)相比，原始竹材和固保墻體材料相互結(jié)合，最大優(yōu)點(diǎn)就是制作比較方便，施工周期比較短，力學(xué)看構(gòu)件承載能力比較高，竹材結(jié)構(gòu)具有一定抗震性，非常適合于抗震，有非常廣闊的發(fā)展前景。竹材具有很多優(yōu)點(diǎn)，其中最重要的就是生態(tài)環(huán)保特點(diǎn)，這些優(yōu)勢(shì)可以很好改變竹材在國(guó)家建筑行業(yè)應(yīng)用，，我國(guó)竹材資源豐富，但是卻沒(méi)有被廣泛關(guān)注和使用，通過(guò)對(duì)于竹材認(rèn)識(shí)，人民對(duì)于竹材建筑認(rèn)識(shí)更加明朗，也使得竹材作為綠色環(huán)保建材重要應(yīng)用，是國(guó)家節(jié)約資源和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略重要體現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳國(guó)，肖巖，單波，余立永，楊瑞珍.現(xiàn)代竹結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用[J].工業(yè)建筑，2011.

[2] 于文吉，江澤慧，葉克林.竹材特性研究及其進(jìn)展[J].世界林業(yè)研究，2002.

[3] 孫寧，張立彬.竹子的力學(xué)特征[J].力學(xué)與實(shí)踐，1997.

[4] 邵卓平.竹材在壓縮大變形下的力學(xué)行為[J].木材工業(yè)， 2003.