大學生手工實踐視角下的竹建筑營造技術研究

劉夢姿 季 蕾 畢嬌娜 許嘉瑜 王雪如

(浙江農林大學,浙江 杭州 311300)

1 竹子的特性

1.1 竹子的生物特征

竹(子)類屬于禾本科、竹亞科植物，有著高等植物自身的生育過程。由于氣候、地形、土壤的不同和生物學的特性差異，竹子的生長分布具有明顯的地域性和區域性。

1.2 竹子的力學特征

竹子雖然收縮量小，但具有高度的彈性和韌性以及極優秀的抗壓力和抗拉力。竹材的力學強度隨含水率的增高而降低，但當竹材處于絕干條件下時，因質地變脆，強度反而下降。

2 竹建筑的發展與現狀

2.1 國內外的傳統竹建筑

在2000多年前，竹子在我國就已用于民間房屋的建造。其中，以南方少數民族地區竹材建造的傳統吊腳樓民居與都江堰魚嘴之上始建于宋代前的安瀾索橋最為著名。世界范圍內，以印度、尼泊爾、不丹、埃塞俄比亞等多地區的傳統竹民居最值得關注。

2.2 現代竹建筑概況及案例解讀

現代竹建筑根據不同的需求主要分為三類：一類是廉價的實用房屋，一切全靠純天然的竹子、土組成。二是臨時性建筑，如用于臨時展覽或休憩用的竹屋。三是比較奢侈的別墅、茶室等。

3 竹建筑的構造技術

3.1 竹建筑的結構體系

竹建筑的結構體系大概可分為：桁架結構、梁柱結構、斜拉結構、拱結構、網殼結構、懸索結構等。梁柱結構中竹桿件作為結構中的梁和柱，竹桿件自重輕，空間分隔布置靈活，適用于跨度較小的竹建筑；桁架結構(平面桁架、傳導平面桁架、曲桁架、空間桁架)與其中使用的竹桿件作為受壓、受拉構件，可充分發揮材料性能，建造跨度較大的竹建筑，同時擁有較好的抗震性能；網殼結構內力分布均勻，具有較好的整體性、穩定性與抗震性能，運用竹桿件可形成造型優美、空間感強的竹建筑，但其曲面形態對桿件及節點構造要求精細，施工要求高；斜拉結構中竹桿件作為斜拉構件配合竹拱結構可充分發揮竹材的抗彎、抗壓及抗拉性能；拱結構：多根竹桿件綁接可形成跨度較大的拱結構，具有強烈的結構美感并較為經濟；帳篷結構/懸索結構/折板結構：需竹桿件配合其他材料協作：竹桿件作為支撐構件配合織物及金屬索；竹桿件作為邊緣構件及支撐、拉索配合金屬索。

3.2 竹子的連接方式

竹子的連接方式主要有捆綁連接法、榫卯連接法、螺栓連接法、鋼構件連接法。

3.2.1捆綁連接法

捆綁連接法是最常見的連接方法，傳統用自然植物連接(如圖1，圖2所示)。現在比較常用的是用棕繩、鐵絲等連接。棕繩只承受拉力，不存在壓力和剪切力，在建造前可經過浸油使其具有一定的韌性。但由于天氣和溫濕度的變化，棕繩在使用過程中經常會出現松散、斷裂等現象，而且棕繩的荷載承受力有限，在捆綁中若棕繩受力不均，會導致整個節點的荷載能力下降，甚至會出現斷裂等后果。

3.2.2榫卯連接法

榫卯連接法是指將具有連接能力的構件用于與竹材的上下連接，螺栓負責傳遞壓力與拉力。但如果竹材不夠新鮮，竹子就很容易被楔形的螺釘劈裂，且穿孔不能太靠近竹子的端部，否則竹子很容易劈開。

3.2.3螺栓連接法

螺栓固定是原竹節點中最常用的連接方式，也常和其他方式相結合使竹材連接更牢固。螺栓連接一般先對竹材進行打孔，再直接以螺栓相連(如圖3所示)；螺栓連接可以使竹子之間平行連接；在竹與竹的垂直連接節點中，除螺栓外還要依靠預埋件加固。這種連接方式操作較簡單，適用范圍較廣，既美觀又牢固。

3.2.4鋼構件連接法

鋼構件連接是采用預制鋼筒、鋼板等各種型鋼相結合作為竹材之間連接的媒介，是現代復合竹材節點構造中最直接、快捷的方法(如圖4,圖5所示)。這種結構體系的材料利用率高，相對的造價成本較高，大規模竹建筑可考慮采用團隊施工。

3.3 竹子與其他材料結合的應用

竹子與其他材料的結合體現在與金屬構件、螺桿+(竹桿件空腔填充)水泥、螺桿+預制裝配金屬構件等新型構造做法。

4 大學生視角下的竹建筑營造

4.1 大學生的基本情況

大學生作為當代新活力的一部分，能夠提供更具有創意、活力、豐富多彩的設計構思，也能夠充分表達出對于竹建筑營造的理解與想法。但動手能力與技術知識較差，而且可能一直生活在新材料新建筑的環境中，對竹材料本身的性能、特點、運用有一定程度上的知識盲點。在竹建筑的眾多營造方法中，只有少數幾種適合大學生自己動手操作，只靠自身來實現想法的局限性很大，造成建筑完成度不高、構造有缺陷、使用時間不長等影響。一般來說，較復雜的竹建筑作品還是需要專業施工團隊協助完成。

4.2 適合大學生竹建筑營造的方式方法

考慮到大學生動手能力及經濟實力等因素的制約，無法完成高難度實際操作，適合大學生動手的幾種營造的方式方法便傾向于傳統的桁架結構、梁柱結構，這些相對于拱結構、網架結構更容易操作，也更適合用簡單易行的構造方法完成。以2018年北林國際花園建造節作品為例，連接方式有以下幾方面：

1)綁扎。在竹桿件交接處使用油浸的繩子、竹篾等對其進行捆綁，利用節點處的摩擦力抵抗各種外力。綁扎法是最為常見、傳統的連接方法，制作工藝簡單易行，制作成本低但同時結構強度低，節點需經常檢修更換(如圖6所示)。

2)榫接。在竹桿件上開洞作榫眼并根據其尺寸及制作方式制作相應榫頭，是對木結構榫卯節點的模仿與傳承。

3)榫接與綁扎結合。竹桿件鉆孔后性能有所下降，單純的構件穿插和固定不能保證節點的牢固性，因此需要與綁扎件對節點進行加強固定，同時在此基礎上還衍生了許多改良型榫接+綁扎節點。在竹柱端部加入竹釘，竹釘與鐵絲組成共同體，在一定程度上減小了對原竹端部的破壞(如圖7所示)。

4)螺栓結構。螺栓結構如圖8所示。

5 結語

當今社會，農村發展迅速，國家大力推行鄉村振興戰略，鄉土營造作為其中的一部分需要重視其發展與創新。因此我們需要研究鄉土營造之竹建筑構造的實踐性，并為研究對象的更新發展提供指導、奠定理論基礎，探求其更新發展策略，具有一定的研究價值。作為大學生，我們通過對竹建筑構造的研究與實踐，傳承我國的傳統技藝，向更多的人普及鄉村振興、鄉土營造的重要性。

大學生們在這個過程中也能豐富自身對建筑材料的認知與應用，增強自身在建筑施工過程中的參與性，體驗真實的建筑建造過程，更深的掌握不同建筑種類的差異性與相通性，促進大學生們的實際型設計與多元化發展。

我們希望通過對竹建筑構造的理論研究、實地調研、實踐體驗等方式，總結、梳理并探索竹建筑構造適應于大學生操作的多種方法，通過文章的研究力所能及的宣傳鄉土營造，繼承及弘揚傳統材料的手工技藝，為推動鄉村振興做一份貢獻。