竹材在建筑中的應(yīng)用及前景分析

呂昊晴

摘 要 建筑業(yè)作為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有非常重要的地位。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和人民生活水平的大幅提高，人們對(duì)居住環(huán)境的要求越來越高。各種高檔木結(jié)構(gòu)房屋、木結(jié)構(gòu)別墅開始在中國(guó)的旅游風(fēng)景區(qū)、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)出現(xiàn)并高速發(fā)展，木結(jié)構(gòu)房屋建筑成為一個(gè)新熱點(diǎn)。此文主要探討了竹材和竹建筑材料的特點(diǎn)、竹材料在建筑中的應(yīng)用及發(fā)展前景等等。

關(guān)鍵詞 竹子 建筑材料 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1竹材的特點(diǎn)

我國(guó)竹類資源豐富，養(yǎng)竹歷史悠久，竹林面積、竹子種類及經(jīng)濟(jì)利用水平均居世界首位，被譽(yù)為“竹子王國(guó)”。 全世界約有100屬1200多種竹子，而我國(guó)計(jì)有39屬約500余種，其中具有較高的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)價(jià)值而被栽培、利用的有16 屬200余種。

竹子是一種天然速生材料，與木材有著相似的質(zhì)感，且我國(guó)竹材資源豐富，合理開發(fā)利用竹建筑材料可緩解國(guó)內(nèi)木材供需矛盾，具有十分重要的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。 竹材色澤柔和、紋理清晰、手感光滑、富有彈性，給人以良好的視覺、嗅覺和觸覺感受。它重量輕、韌性好、強(qiáng)度高，可以被做成桁架來解決建筑中的大跨度問題，是一種優(yōu)質(zhì)的建筑材料。同時(shí)，竹材又是一種生態(tài)環(huán)保的綠色建材，CO2吸收量是普通樹木的4倍，具有木材加工過程中可車、可銑、可雕的工藝性能。在使用期過后，材料可以被完全回收并再次利用。竹材還是一種低能耗的建筑材料，當(dāng)建筑面積相同時(shí)，竹材與混凝土的能耗比為1∶8，與鋼材的能耗比為1∶50。

此外，“竹”所具有的特殊文化意義是不可忽視的。隨著現(xiàn)代工業(yè)化進(jìn)程的飛速發(fā)展，生活在鋼筋混凝土建筑叢林中的人們開始向往回歸大自然，自然與建筑的融合成為21世紀(jì)的重要課題。竹結(jié)構(gòu)建筑因竹材天然的色彩、形態(tài)和質(zhì)感，給人以回歸自然的心理感受，容易與環(huán)境要素統(tǒng)一協(xié)調(diào)，在園林建筑及室內(nèi)裝飾中占有重要地位。竹結(jié)構(gòu)建筑歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，富有自然簡(jiǎn)約、典雅秀麗、清新空靈的美感，并充滿濃濃的鄉(xiāng)土氣息。為了最大限度地發(fā)揮竹材的材質(zhì)美感，一些建筑設(shè)計(jì)師更是把竹子直接當(dāng)作建筑材料，使其與自然景觀和諧地融合在一起。

2竹建筑材料的特點(diǎn)

在全球范圍內(nèi)綠色生態(tài)思潮的巨大沖擊下，竹材作為現(xiàn)代建筑材料已經(jīng)越來越受到人們的重視，我國(guó)得天獨(dú)厚的竹材資源為竹材工業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。竹材在建筑業(yè)的應(yīng)用中

具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

（1）與其他建筑材料如石、磚、混凝土、鋼材等不可再生的礦物資源相比，竹材是一種極好的可再生資源，一般3～5a即可成材，只要合理開采、種植，可永續(xù)再用。隨著竹材加工業(yè)的發(fā)展，很多速生材也可用于建筑結(jié)構(gòu)中，大大縮短了再生產(chǎn)周期。

（2）在傳統(tǒng)建筑材料的制造過程中，每年約消耗近百億噸的礦物資源，同時(shí)還要消耗全國(guó)總能耗15%的能源，造成嚴(yán)重的資源短缺和環(huán)境污染。竹材作為建筑材料，在施工建造過程中能耗、污染方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于建造磚、石和混凝土類建筑物，是很好的綠色材料。從表2建筑材料壽命周期對(duì)環(huán)境影響的比較可見，就能源利用和空氣、水污染而言，竹材對(duì)環(huán)境的影響較小。

（3）竹材的韌性好，且竹結(jié)構(gòu)住宅自重輕，地震時(shí)吸收的地震力也相對(duì)較少。即使在強(qiáng)烈的地震中整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形，也不會(huì)散架或垮塌。據(jù)報(bào)道，1991年在哥斯達(dá)黎加發(fā)生的里氏7.6級(jí)地震中，大批磚瓦和鋼筋混凝土建筑都倒塌了，而位于震中的30座竹房屋卻安然無恙。

（4）竹材導(dǎo)熱系數(shù)小，一般竹材的導(dǎo)熱系數(shù)為0.30W/m·k左右，具有良好的保溫隔熱性能。若要達(dá)到同樣的保溫效果，竹材需要的厚度是混凝土的1/15，是鋼材的1/400；在同樣的厚度條件下，竹材的隔熱值比標(biāo)準(zhǔn)的混凝土高16倍，比鋼材高400倍。此外，竹結(jié)構(gòu)建筑的年平均濕度變化范圍，保持在60%～80%之間，這與最佳居住環(huán)境相對(duì)濕度60%左右的指標(biāo)最為接近。

3竹建筑材料的應(yīng)用

新型竹結(jié)構(gòu)建筑將使用原竹、竹材、竹膠合板、竹地板、竹層積材等各種結(jié)構(gòu)和裝飾用材，是應(yīng)用竹質(zhì)材料量最大、種類最多的開發(fā)項(xiàng)目。竹結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展可以作為竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展的龍頭，帶動(dòng)許多相關(guān)竹加工業(yè)的發(fā)展，并能促進(jìn)竹子種植的同步發(fā)展，從而形成“資源培育—產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)—原材料使用”的良性循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈。因此，不斷擴(kuò)大竹建材的應(yīng)用范圍，是竹類資源開發(fā)利用的戰(zhàn)略任務(wù)之一。

3.1原竹利用

3.1.1受力構(gòu)件

由于竹在長(zhǎng)度方向上抗拉、抗壓能力較好，且富有韌性與彈性，抗彎能力也很強(qiáng)，不易折斷。因此，在一些簡(jiǎn)易房屋的構(gòu)造中可將竹材作為受力構(gòu)件。一般用較粗的竹稈或竹稈束作房屋的梁、柱、椽等承重材料，屋頂、墻壁、天花板則采用竹片拼接而成。這種直接由竹稈建造的房屋，由于竹稈形狀為圓形，尺寸誤差較大，竹稈力學(xué)強(qiáng)度有限，因此只能用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承重力小的受力構(gòu)件。

3.1.2腳手架

在世界范圍內(nèi)，以竹材作為建筑施工的腳手架已有較長(zhǎng)的歷史，甚至在現(xiàn)代高層建筑施工中仍在繼續(xù)使用。竹材建筑腳手架主要利用大型單竹（如毛竹等）的竹稈，主要由立稈、斜稈、頂撐和大稈組成。其構(gòu)造形式一般采用雙排竹稈，用竹淺、麻繩或鐵絲綁扎，可高達(dá)幾十層，每層橫向用竹腳手板聯(lián)系以供交通運(yùn)輸之用，在中國(guó)、印度、泰國(guó)等東南亞國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。與鋼腳手架相比，竹腳手架有較強(qiáng)的抗風(fēng)能力，但由于竹材徑級(jí)尺寸的變異性較大，其搭建和拆卸都不如鋼腳手架方便、快捷。

3.2竹材人造板

3.2.1竹材膠合板

竹材膠合板是以帶溝槽的等厚竹片為其構(gòu)成單元，按相鄰層相互垂直組坯成對(duì)稱結(jié)構(gòu)的板坯，熱壓膠合而成的一種竹材人造板。竹材膠合板強(qiáng)度高，剛性好，可以大大降低建筑物的自重，是一種優(yōu)良的工程結(jié)構(gòu)材料，可用于屋頂或外墻覆面、樓面底板、樓面、墻面裝飾面板等，但由于竹材膠合板生產(chǎn)工藝復(fù)雜、設(shè)備投入量大、工藝過程難以控制、對(duì)原料的要求高，因此其發(fā)展受到了一定的限制。

3.2.2竹材刨花板

將低質(zhì)或速生材加工成長(zhǎng)形薄刨花，拌膠后按一定的方向排列壓制成刨花板。外層刨花與板的長(zhǎng)度方向水平，內(nèi)層刨花則隨機(jī)鋪設(shè)或互相交叉。其特點(diǎn)是單向強(qiáng)度高，剛性大，具有較強(qiáng)的耐水性以及較低的膨脹率。它是代替木材人造板和夾心板作為預(yù)制房屋墻體、隔斷和門板的較好材料，并可用于屋頂或外墻覆面、樓面底板等。

3.2.3竹材層壓板

竹材層壓板是用一定規(guī)格的竹篾，經(jīng)干燥、浸膠、干燥、組坯、熱壓膠合而成的一種竹材人造板。竹材層壓板的縱向強(qiáng)度和剛度很高，但橫向強(qiáng)度很低，其結(jié)構(gòu)類似于重組木，一般作為工程結(jié)構(gòu)材料。在預(yù)制房屋制造中可努力發(fā)揮其力學(xué)特點(diǎn)，用于橫梁、柱體、門板、樓梯扶手和承重墻體等所受荷載較大或要求較高部件的制造。可代替大量鋼材水泥和木質(zhì)人造板。

3.2.4竹建筑用混凝土模板

竹建筑用混凝土模板以竹席或竹簾為主要原料，通過浸膠、干燥、組坯、熱壓等竹材膠合層積板工藝生產(chǎn)。比鋼模板重量輕，單模面積大，施工方便；比木模板強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，吸水率低，幾乎無膨脹和收縮；比塑模板成本低、無污染，可避免破壞性的森林砍伐和能源污染。

4竹建筑材料的前景

除了在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上利用竹材外，竹子還被開發(fā)出了更多、 更新的用途，“以竹代木”成為國(guó)內(nèi)外木材業(yè)的發(fā)展方向。利用現(xiàn)代復(fù)合、重組技術(shù)，以竹材為原料替代木材制造各種性能優(yōu)良的高檔建筑材料，滿足不同房屋及其結(jié)構(gòu)組件的性能要求。此類建筑材料的開發(fā)及應(yīng)用，將為處于貧困狀態(tài)的廣大產(chǎn)竹區(qū)人民提供一條新的致富之路，勢(shì)必成為竹材利用新的發(fā)展方向。在政府和國(guó)際組織對(duì)竹材發(fā)展的積極推動(dòng)下，竹子作為綠色建材在建筑業(yè)的應(yīng)用必將會(huì)有的廣闊的發(fā)展前景。