現代竹質工程材料的基本性能及其在建筑結構中的應用前景

揭 鵬

(山東省泰山職業技術學院 建筑工程系 271000)

現代竹質工程材料的基本性能及其在建筑結構中的應用前景

揭 鵬

(山東省泰山職業技術學院 建筑工程系 271000)

本文通過對竹簾膠合板、竹材重組、竹材層積材等等現代的竹質工程材料的基本工藝以及性能的研究，指出了每個材料在建筑中的選擇與應用，再結合了當代的竹結構安居示范房的設計與建造的實例，分析竹結構在當前應用的優勢以及對其前景的展望。竹結構在設計與建筑中有較好的靈活性、抗震能力、最大的優點就在于其的節能減排性能，竹質工程材料不僅能夠符合當代結構工程的需求，還能夠讓竹結構進行大規模的推廣發展。

竹質工程材料；基本性能；建筑結構；應用前景

引言

當前，我國的大部分建筑都采用磚混結構與鋼筋水泥混凝土結構，但是這種方式要采用大量的水泥與鋼材，材料使用多，耗能較大，并且廢棄的材料還較難降解。在這個提倡綠色、環保的社會中，采用土木工程是建筑行業發展的必然方向。隨著我國經濟的不斷發展。傳統的木結構建筑已經進入了人們的視野中，但是我國的森林資源開采嚴重，已經受到嚴重限制。采用竹質工程材料，不僅與傳統的木質結構性能相同，其自身還有保溫節能效果，抗震性也是一流的，具有多方面的優勢。

1.竹質材料的特點和生產工藝

眾所周知，竹是一種生長速度較快且外形比較高大的植物，在溫帶地區和暖帶地區較為常見。我國學者研究竹材的方向主要集中在竹材和塑料的復合，竹材的重新構造，改良竹材的加工工藝等等，并在此基礎上研發出了多種新型的建筑材料，其中包括以竹材為原料的復合板，膠合板，重組材，集成材等等。毫無疑問，竹材已經成為我國裝飾工程中常用的建筑材料之一，其品種已經達到了標準化，并且呈現出系列化。我國始終致力于研究以竹材為原料的新型裝飾材料，目前已經處于世界領先水平。

從古至今，木材一直都是我國使用量較大的建筑材料之一，事實上，竹材的使用歷史悠久，并且同樣有著優越的力學性能。實驗結果表明，竹材的抗壓強度超過 60MPA，彎曲強度甚至高達160MPA，換言之，竹材在抗壓能力和抗彎曲能力方面甚至有著比木材更加優異的表現。此外，竹材還是一種富有彈性的建筑材料，并且有著多年的工程應用歷史。目前，以竹材為主要原料的復合板，膠合板，層積材等等在建筑工程中應用廣泛。

1.1 竹簾膠合板

竹簾膠合板是一種以毛竹為主要原料，添加固化樹脂膠黏劑的板材，它廣泛應用于建筑工程中。由于竹簾膠合板具有優良的力學性能，所以目前在我國的模板市場中占有較大的份額。將竹子剖開成厚度為1毫米-2毫米，寬度為10毫米-15毫米的左右兩半，然后利用各種線將其連接起來形成竹簾。經過浸膠干燥后的竹簾，變成竹簾膠合板。

目前，竹簾膠合板主要用于大型集裝箱板，建筑結構的主體材料等等。為了測試竹簾膠合板的性能，對長度為1.2米，寬度為0.6米，厚度為16毫米的5個竹簾膠合板進行連續性承載力測試實驗，實驗結果詳見下圖1。從圖中可知：竹簾復合板的荷載與位移為正相關關系，隨著位移的不斷增大，荷載也隨之而增大，這也就意味著，竹簾膠合板是一種承重能力極強的材料。竹簾膠合板遭到破壞之前，其位移已經超過20毫米，竹材呈現下陷的狀態，它的破壞模式是膠合板的底部為縱向斷裂，周邊為橫向斷裂。當竹簾膠合板中出現縱向裂縫時，其承載能力并未受到較大的影響，依然處于繼續上升的狀態。由此可見，竹材部分纖維所出現的斷裂情況并沒有馬上使其承載力下降。換言之，竹材膠合板是一種承載力強，且難以完全破壞的建筑材料。在設計竹簾膠合板的應用時，往往將其控制在正常使用的狀態下。

1.3 重竹

重竹是一種經過重新組織的竹材，它將原始竹材加工成長形的竹絲或竹篾，然后經過完全干燥再進行浸膠。經過重新組織的竹材保留了原有竹材的優越性能，利用率超過 90%。重組的優點是穩定性強，抗壓能力好，為了進一步提升其防腐蝕，防蟲等性能，可對其進行特別處理，例如浸藥。

從生產工藝劃分，重竹可分為兩種，分別是熱壓型和冷壓型。熱壓型重竹一般長度為1.86米，寬度為1.26米，厚度為35毫米；而冷壓型重竹大多長度為1.86米，寬度為10.5厘米，寬度為16.5厘米。目前，重竹在家具行業中應用較為廣泛，多用于制造高端地板。

2.竹材的應用和前景展望

江蘇省南京市某大學以竹材為原料，完成了安居房的設計和建造工作。從外觀上看，這棟安居房一共兩層，長度為12米，寬度為9.5米，其基本結構為梁柱結構。下圖是安居房的結構示意圖，從圖中可知，主梁的橫截面長度為0.28米，寬度為70毫米，跨度可高達3.5米。柱體所使用的建筑材料為冷壓型重竹，長度為0.13米，寬度為0.15米。由于我國目前的重竹加工技術有限，因此安居房中的柱子和梁子采用金屬進行駁接，樓面所使用的竹簾膠合板尺寸為300*16mm。竹簾膠合板的作用是支撐安居房的上梁和次梁，兩者之間的距離為60厘米至80厘米，搭接方式為凹凸縫。

我國的傳統建筑結構大多為木結構，而竹質結構在木結構的基礎上加以改良，使完工時間大大縮短。由于竹質結構的建筑為梁柱結構且使用金屬進行柱梁駁接，所以節點比木質結構更加標準，適用于大規模工業化生產。在森林資源豐富的國家，木材依舊是主要的建筑材料，占有較大的市場份額。不管是在歐洲國家還是西方發達國家，木材的應用都已經進入了成熟的階段，而我國對于木材在工程中的應用仍然處于探索階段。研究表明，竹材作為一種建筑材料，其性能與木材相比毫不遜色。木材的生長周期長且資源日益緊缺，由此可見，開發研究竹材對于推廣新型建筑材料有著重要的意義。在未來的發展中，由于加工技術的不斷進步，以竹材為基礎原料的新型建筑材料品種也會越來越多。

總結

本文結合了當前竹質工程材料的基本性能以及實用現狀進行分析，對其的發展前景進行展望。其中主要研究對象包含了竹簾膠合板、竹材重組、竹材層積材等等實用較為廣泛的材質，并且對每一種材質特點進行對比分析，指出每種材料再建筑結構中的應用。最后，再結合了當代的安居示范房設計與建造實例進行詳細分析，對竹結構的應用現狀以及發展前景 進行展望，得出了以下結論：

（3)竹簾膠合板具有較高的強度、承載能力強，并且破壞性低，其還有較強的延性破壞性能。竹簾膠合板在建筑材料中可以用于樓、地面以及墻體等等多種設

（1)計中，使用非常廣泛。

（2)竹材層積材基本上都是在纖維底部進行逐漸拉伸纖維，它的承受設計主要是由截面的剛度控制，其本身的尺寸較大，力學性能好，在建筑結構當中可以用于梁、柱、承重墻等等構件中，特別是對于跨度較大的梁具有更大的效用。

（3）竹材重組的性能較為穩定，其自身強度高，離散型小，負荷能力極強。在梁的結構使用上，其的性能與造價都非常符合，也是最理想的選擇，但是其余竹材層積材相比的話并無多大優勢。

綜上所述，在新時代中，采用竹質工程材料是建筑行業發展的必然趨勢。對于當下的綠色環保、節能減排的理念相適應。本文對竹質材料的分析與其在建筑行業中的實際使用分析，以期在今后的研究中能夠起到借鑒作用。

【1】凌啟飛，鄭霞，李新功堿處理對麥秸纖維增強水泥板力學性能的影響《中南林業科技大學學報》 - 2012

【2】趙瑞龍，馮明智，高黎，竹篾層積材在建筑結構中的研究及應用《木材加工機械》 - 2012

【3】潘毅，李家佳，李玲嬌，現代竹材在建筑結構中的應用現狀《土木建筑與環境工程》 - 2011

【4】高黎，王正，趙瑞龍竹篾簾拼接縫隙對竹篾層積材抗彎性能的影響《木材工業》 - 2013

【5】趙章榮，傅萬四，劉星雨結構用竹材機械性能測試及數值模擬研究《木材加工機械》 - 2014

揭鵬 男 漢族 山東省泰安市人 山東省泰山職業技術學院 工學學士學位 助理講師 從事工程結構、建筑工程技術、工程材料研究

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1007-6344（2016）03-0271-02

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