竹材在建筑中的應用及前景分析

呂昊晴

摘 要 建筑業作為我國的支柱產業，在國民經濟中占有非常重要的地位。隨著我國經濟的持續快速發展和人民生活水平的大幅提高，人們對居住環境的要求越來越高。各種高檔木結構房屋、木結構別墅開始在中國的旅游風景區、經濟發達地區出現并高速發展，木結構房屋建筑成為一個新熱點。此文主要探討了竹材和竹建筑材料的特點、竹材料在建筑中的應用及發展前景等等。

關鍵詞 竹子 建筑材料 應用

中圖分類號：G267 文獻標識碼：A

1竹材的特點

我國竹類資源豐富，養竹歷史悠久，竹林面積、竹子種類及經濟利用水平均居世界首位，被譽為“竹子王國”。 全世界約有100屬1200多種竹子，而我國計有39屬約500余種，其中具有較高的經濟、生態價值而被栽培、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感，且我國竹材資源豐富，合理開發利用竹建筑材料可緩解國內木材供需矛盾，具有十分重要的經濟、社會和環境效益。 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，是一種優質的建筑材料。同時，竹材又是一種生態環保的綠色建材，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，當建筑面積相同時，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。隨著現代工業化進程的飛速發展，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世紀的重要課題。竹結構建筑因竹材天然的色彩、形態和質感，給人以回歸自然的心理感受，容易與環境要素統一協調，在園林建筑及室內裝飾中占有重要地位。竹結構建筑歷史源遠流長，富有自然簡約、典雅秀麗、清新空靈的美感，并充滿濃濃的鄉土氣息。為了最大限度地發揮竹材的材質美感，一些建筑設計師更是把竹子直接當作建筑材料，使其與自然景觀和諧地融合在一起。

2竹建筑材料的特點

在全球范圍內綠色生態思潮的巨大沖擊下，竹材作為現代建筑材料已經越來越受到人們的重視，我國得天獨厚的竹材資源為竹材工業的發展奠定了堅實的物質基礎。竹材在建筑業的應用中

具有以下幾點優勢：

（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，可永續再用。隨著竹材加工業的發展，很多速生材也可用于建筑結構中，大大縮短了再生產周期。

（2）在傳統建筑材料的制造過程中，每年約消耗近百億噸的礦物資源，同時還要消耗全國總能耗15%的能源，造成嚴重的資源短缺和環境污染。竹材作為建筑材料，在施工建造過程中能耗、污染方面遠遠小于建造磚、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環境影響的比較可見，就能源利用和空氣、水污染而言，竹材對環境的影響較小。

（3）竹材的韌性好，且竹結構住宅自重輕，地震時吸收的地震力也相對較少。即使在強烈的地震中整體結構出現變形，也不會散架或垮塌。據報道，1991年在哥斯達黎加發生的里氏7.6級地震中，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）竹材導熱系數小，一般竹材的導熱系數為0.30W/m·k左右，具有良好的保溫隔熱性能。若要達到同樣的保溫效果，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，竹材的隔熱值比標準的混凝土高16倍，比鋼材高400倍。此外，竹結構建筑的年平均濕度變化范圍，保持在60%～80%之間，這與最佳居住環境相對濕度60%左右的指標最為接近。

3竹建筑材料的應用

新型竹結構建筑將使用原竹、竹材、竹膠合板、竹地板、竹層積材等各種結構和裝飾用材，是應用竹質材料量最大、種類最多的開發項目。竹結構建筑的發展可以作為竹產業發展的龍頭，帶動許多相關竹加工業的發展，并能促進竹子種植的同步發展，從而形成“資源培育—產品開發與生產—原材料使用”的良性循環產業鏈。因此，不斷擴大竹建材的應用范圍，是竹類資源開發利用的戰略任務之一。

3.1原竹利用

3.1.1受力構件

由于竹在長度方向上抗拉、抗壓能力較好，且富有韌性與彈性，抗彎能力也很強，不易折斷。因此，在一些簡易房屋的構造中可將竹材作為受力構件。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，竹稈力學強度有限，因此只能用于結構簡單，承重力小的受力構件。

3.1.2腳手架

在世界范圍內，以竹材作為建筑施工的腳手架已有較長的歷史，甚至在現代高層建筑施工中仍在繼續使用。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。其構造形式一般采用雙排竹稈，用竹淺、麻繩或鐵絲綁扎，可高達幾十層，每層橫向用竹腳手板聯系以供交通運輸之用，在中國、印度、泰國等東南亞國家得到廣泛應用。與鋼腳手架相比，竹腳手架有較強的抗風能力，但由于竹材徑級尺寸的變異性較大，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成單元，按相鄰層相互垂直組坯成對稱結構的板坯，熱壓膠合而成的一種竹材人造板。竹材膠合板強度高，剛性好，可以大大降低建筑物的自重，是一種優良的工程結構材料，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工藝復雜、設備投入量大、工藝過程難以控制、對原料的要求高，因此其發展受到了一定的限制。

3.2.2竹材刨花板

將低質或速生材加工成長形薄刨花，拌膠后按一定的方向排列壓制成刨花板。外層刨花與板的長度方向水平，內層刨花則隨機鋪設或互相交叉。其特點是單向強度高，剛性大，具有較強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格的竹篾，經干燥、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度和剛度很高，但橫向強度很低，其結構類似于重組木，一般作為工程結構材料。在預制房屋制造中可努力發揮其力學特點，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。比鋼模板重量輕，單模面積大，施工方便；比木模板強度高，使用壽命長，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

除了在傳統的基礎上利用竹材外，竹子還被開發出了更多、 更新的用途，“以竹代木”成為國內外木材業的發展方向。利用現代復合、重組技術，以竹材為原料替代木材制造各種性能優良的高檔建筑材料，滿足不同房屋及其結構組件的性能要求。此類建筑材料的開發及應用，將為處于貧困狀態的廣大產竹區人民提供一條新的致富之路，勢必成為竹材利用新的發展方向。在政府和國際組織對竹材發展的積極推動下，竹子作為綠色建材在建筑業的應用必將會有的廣闊的發展前景。