竹质工程材料在建筑中的应用
竹资源高效利用新途径——竹基三角形结构件
作者简介:李轩ꎬ研究员ꎬ主要从事园林环保工程技术的研究与开发ꎮＥ－ｍａｉｌ:２４８９１９２７８＠ｑｑ ｃｏｍꎮ竹资源高效利用新途径 竹基三角形结构件李㊀轩(湖南省植物园长沙４１０１１６)摘㊀要:研究探索了利用竹资源批量生产竹基三角形结构件ꎬ经连接与固定后ꎬ营建各种空间结构类型的新方法ꎻ研究开发出布纤维基混凝土新技术ꎬ为竹木结构的固定和防虫㊁防腐㊁防水防潮及阻燃加固处理提供新思路ꎮ竹基三角形结构件及其相关技术能整合多种结构材料的性能优势ꎬ产品性价比高ꎬ结构自身质量轻ꎬ其生产成本通常不到同类产品的１/１０ꎬ市场竞争优势突出ꎬ可广泛应用于园林㊁环保㊁森林康养和生态工程等多个领域ꎬ市场容量大ꎮ研究成果可为竹资源高效利用提供新途径ꎮ关键词:竹资源ꎻ高效利用ꎻ三角形结构件ꎻ空间结构ꎻ竹材防护ꎻ工程设施ＤＯＩ:１０.１２１６８/ｓｊｚｔｔｘ.２０２３.０６.０９.００１ＡＮｅｗＡｐｐｒｏａｃｈｔｏＥｆｆｉｃｉｅｎｔＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＢａｍｂｏｏＲｅｓｏｕｒｃｅｓ:ＢａｍｂｏｏＢａｓｅｄＴｒｉａｎｇｌｅＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＰａｒｔｓＬｉＸｕａｎ(ＨｕｎａｎＢｏｔａｎｉｃａｌＧａｒｄｅｎꎬＣｈａｎｇｓｈａ４１０１１６ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｎｅｗｍｅｔｈｏｄｏｆｕｓｉｎｇｂａｍｂｏｏｒｅｓｏｕｒｃｅｓｔｏｐｒｏｄｕｃｅｂａｍｂｏｏ￣ｂａｓｅｄｔｒｉａｎｇｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒｔｓａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｖａｒｉｏｕｓｔｙｐｅｓｏｆｓｐａｔｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｆｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇａｎｄｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｎｇｔｈｅｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒｔｓꎬａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｓｔｈｅｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｆｉｂｅｒ￣ｂａｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｔｏｐｒｏｖｉｄｅｎｅｗｉｄｅａｓｆｏｒｆｉｘｉｎｇｂａｍｂｏｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｉｒｉｎｓｅｃｔｐｒｏｏｆꎬａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎꎬｗａｔｅｒｐｒｏｏｆａｎｄｍｏｉｓｔｕｒｅ￣ｐｒｏｏｆａｎｄｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ.Ｂａｍｂｏｏ￣ｂａｓｅｄｔｒｉａｎｇｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒｔｓａｎｄｒｅｌａｔｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓꎬｗｈｉｃｈｃａｎｉｎｔｅｇｒａｔｅａｖａｒｉｅｔｙｏｆｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓꎬｅｎｊｏｙｔｈｅｓｔｒｏｎｇｍａｒｋｅｔｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｎｅｓｓｏｗｉｎｇｔｏｔｈｅｉｒｈｉｇｈｃｏｓｔ￣ｂｅｎｅｆｉｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅꎬｌｉｇｈｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｅｉｇｈｔꎬａｎｄｌｏｗｅｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｓｔｗｈｉｃｈｉｓｕｓｕａｌｌｙｌｅｓｓｔｈａｎ１/１０ｏｆｓｉｍｉｌａｒｐｒｏｄｕｃｔｓ.Ｔｈｅｙｃａｎｂｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｌａｎｄｓｃａｐｉｎｇꎬｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎꎬｆｏｒｅｓｔ￣ｂａｓｅｄｈｅａｌｔｈｃａｒｅａｎｄｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬａｎｄｔｈｅｉｒｍａｒｋｅｔｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｓｈｕｇｅ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅａｎｅｗｗａｙｆｏｒｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｂａｍｂｏｏｒｅｓｏｕｒｃｅｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｂａｍｂｏｏｒｅｓｏｕｒｃｅｓꎬｅｆｆｉｃｉｅｎｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎꎬｔｒｉａｎｇｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒｔꎬｓｐａｔｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬｂａｍｂｏｏｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎꎬｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ㊀㊀竹子生长快㊁用途广㊁资源丰富且再生性强ꎬ竹子在生长过程中能大量固碳ꎬ改善自然环境ꎮ与当前广泛使用的传统建筑材料(如砖㊁混凝土等)相比ꎬ竹材不仅生长周期短㊁加工过程中能耗低㊁废弃后可自然降解ꎬ属于生态友好型资源ꎬ而且竹材具有强度大㊁强重比高㊁塑性好㊁变形能力强等优良结构性能ꎬ被结构工程师们誉为 植物钢筋 ꎮ虽然钢材的抗拉强度为竹材的２ ５~３ ０倍ꎬ但钢材的比重较大ꎬ若按单位质量计算ꎬ竹材的抗拉强度约为钢材的３~４倍ꎮ因此利用竹材作为建筑结构承重材料具有很大潜力ꎬ是建筑行业理想的天然绿色建材[１]ꎮ然而ꎬ传统竹结构在防火㊁防虫㊁保温㊁隔声㊁防腐等方面存在一定缺陷ꎬ而且在自然状态下容易开裂㊁老化ꎬ因此竹材在建筑工程中常作为简易㊁临时性建筑结构使用ꎮ随着低碳㊁绿色发展理念的普及ꎬ迫切需要探寻竹材绿色利用新途径ꎮ本研究通过多年探索ꎬ成功开发了竹基三角形结构件及其构建空间结构的新方法ꎮ该方法改变了当前竹结构构建及以杆件经节点连接构建空间结构的传统技术与施工方法ꎬ大幅度拓展了空间结构构建的可用材料类型和应用领域ꎮ同时ꎬ为解决竹材的防虫㊁防腐㊁防水防潮及阻燃加固处理问题ꎬ开发了布纤维基混凝土复合利用新技术ꎬ使竹结构产品能够用于潮湿多水的环境ꎮ１㊀竹基三角形结构件及其空间结构构建由于竹基三角形结构件及其所构建的空间结构主要发挥承载作用ꎬ因此必须具备特定的承载能力ꎮ同时ꎬ空间结构中各结构件之间的受力必须通过相应的连接与紧固件传递ꎬ因此在生产中ꎬ应对组成空间结构的竹基三角形结构件㊁连接与紧固件的力学与经济性能ꎬ进行系统设计与性能评估ꎮ１ １㊀构建工艺流程图１展示了竹基三角形结构件及空间结构的制作工艺流程ꎮ选择以一次性竹筷为构建竹材(图１Ａ)ꎬ经透明胶带连接与固定ꎬ形成竹基正三角形结构件(图１Ｂ)ꎻ再通过透明胶带连接并固定１２个竹基正三角形结构件ꎬ组合成三角台体的网架结构单体(图１Ｃ㊁Ｄ)ꎬ在结构单体外粘胶塑料膜ꎬ构建形成三角台体膜结构(图１Ｆ)ꎬ该膜结构的承载能力可达自身质量的３０倍ꎻ由５个三角台体网架结构单体(图１中Ｃ㊁Ｃ１㊁Ｃ２㊁Ｃ３㊁Ｃ４)ꎬ可组合形成五角锥网格结构(图１Ｅ)ꎮ同样ꎬ由竹基正三角形结构件Ｂꎬ可连接形成２０面体(图１Ｇ)ꎬ或者组合成更大的空间结构类型(图１Ｈ)ꎮ注:图中虚线表示竹基三角形结构件组合成五角锥空间结构所对应的空间位置ꎮ图１㊀竹基三角形结构件制作及其空间结构构建流程示意图Ｆｉｇ １㊀Ｐｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗｄｉａｇｒａｍｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｂａｍｂｏｏ￣ｂａｓｅｄｔｒｉａｎｇｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒｔｓａｎｄｔｈｅｉｒｓｐａｔｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ１ ２㊀结构件设计方法根据应用目的和边界约束条件ꎬ设计一种由三角形网格单元构成的空间结构类型ꎬ如三向网架[２]ꎮ确定组成该空间结构的各网格单元上的三角形结构件的外边长长度㊁夹角大小和力学性能等结构参数ꎻ或直接设计一种三角形结构件ꎬ使其具有特定的结构特征(如图１Ｂ为竹基正三角形结构件)和力学性能ꎮ根据这些结构参数ꎬ选择竹材生产竹基三角形结构件ꎮ根据空间结构的设计强度ꎬ计算由竹基三角形结构件经连接件㊁紧固件连接与固定ꎬ形成空间结构的杆件与节点所需要达到的结构强度ꎬ设计连接与固定方式和连接件㊁紧固件类型ꎮ在整体结构分析中ꎬ应以节点的弯矩 转角关系为计算依据ꎬ弯矩 转角关系应由试验或经试验验证的数值模拟确定ꎮ１ ３㊀空间结构构建通过连接件㊁紧固件连接与固定竹基三角形结构件边与顶角ꎬ确定空间结构的杆件与节点ꎬ便可简单㊁方便㊁快捷地构建形成各种空间结构类型ꎮ选择以自攻螺钉㊁铁丝作为连接与紧固件ꎬ连接与固定竹基正三角形结构件ꎬ可构建形成不同类型的空间结构ꎬ如图２为五角锥网格结构的构建方式ꎮ竹基三角形空间结构的优点是材料选择方便ꎬ安装简单快捷ꎬ但缺点是竹材结构容易被破坏ꎬ影响结构件及所构成的空间结构的结构性能ꎮ选择铁丝作为连接与横向加固材料ꎬ可以增加竹材的抗破损能力ꎮ注:ａ)五角锥网格结构ꎻｂ)节点连接与固定方式ꎻｃ)中央大节点结构ꎮ图２㊀竹基三角形结构件构建的五角锥网格结构Ｆｉｇ ２㊀Ｐｅｎｔａｇｏｎａｌｐｙｒａｍｉｄｇｒｉｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｆｒｏｍｂａｍｂｏｏ￣ｂａｓｅｄｔｒｉａｎｇｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒｔｓ２㊀竹基三角形结构件的批量生产竹基三角形结构件根据构件连接方式㊁材料作用与应用目的的不同可分为３种类型:节点连接型㊁杆件连接型和综合连接型ꎮ其中ꎬ节点连接型竹基三角形结构件是指由３根杆件经３个节点分别连接与固定而形成ꎻ杆件连接型竹基三角形结构件是指由单根竹材在节点位置ꎬ经弯曲成型形成相邻的杆件ꎬ竹材两端经连接与固定而形成ꎻ综合连接型竹基三角形结构件ꎬ是指由抗拉性能更强的结构材料与竹材经杆件或节点连接与固定而形成的ꎬ由多种材料和连接方式综合连接与固定形成复合结构的竹基三角形结构件ꎮ３种结构件类型的生产技术如下ꎮ２ １㊀节点连接型竹基三角形结构件选择结构完整㊁小头直径为２~６ｃｍ的竹材作为原材料ꎻ选择胶带㊁长螺纹丝杆(长度通常在１ ２ｍ以上ꎬ根据节点固定的长度要求截取)㊁自攻螺丝钉作为竹基三角形结构件中的连接件与紧固件ꎮ通过下料㊁切角㊁冲孔(图３ａ)㊁杆件固定(图３ｂ)等工序ꎬ生产不同力学与经济性能的三角形结构件(图３ｃ)ꎮ图３㊀节点连接型竹基三角形结构件的制作Ｆｉｇ ３㊀Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｎｏｄｅｃｏｎｎｅｃｔｅｄｂａｍｂｏｏ￣ｂａｓｅｄｔｒｉａｎｇｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒｔｓ２ ２㊀杆件连接型竹基三角形结构件有研究发现[３]ꎬ竹材热塑性随温度升高而增强ꎬ竹青的热软化温度为２０８ ３~２１１ ３ħꎮ我们在实践中发现用大功率电热吹风机能快速加热ꎬ在温度为２２０ħ左右时竹青软化ꎬ使竹片(竿)易于弯曲成型(图４ａ)ꎮ选择直径为１~３ｃｍ的小径竹竿或竹片ꎬ利用热塑成型技术ꎬ在节点位置扭弯ꎬ使两相邻杆件依据设计的内角大小成型ꎬ再选择胶带或自攻螺丝连接或紧固竹片(竿)两端(图４ｂ)ꎬ即形成杆件连接型竹基三角形结构件(图４ｃ)ꎮ利用热塑成型技术宜设计结构件边长在２ｍ以内的小型竹基三角形结构件ꎮ注:ａ)高温快速加热竹材节点ꎻｂ)热塑成型后固定杆件ꎻｃ)加工成型的结构件ꎮ图４㊀杆件连接型竹基三角形结构件的制作Ｆｉｇ ４㊀Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｒｏｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｂａｍｂｏｏ￣ｂａｓｅｄｔｒｉａｎｇｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒｔｓ２ ３㊀综合连接型竹基三角形结构件上述２种竹基三角形结构件在节点加工或杆件连接时会影响竹材的结构性能ꎮ为增强结构件的结构强度ꎬ通常选择抗拉性能更强或综合性能更好的材料在节点或杆件位置整体多重连接与固定竹材ꎬ形成综合连接型竹基三角形结构件(图５)ꎮ图５㊀综合连接型竹基三角形结构件Ｆｉｇ ５㊀Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｃｏｎｎｅｃｔｅｄｂａｍｂｏｏ￣ｂａｓｅｄｔｒｉａｎｇｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒｔｓ３㊀竹基三角形结构件及其空间结构的防护与固定㊀㊀为提高竹基三角形结构件及其构建的空间结构的防虫㊁防腐㊁防水防潮及阻燃能力ꎬ开发了布纤维基混凝土防护与固定技术ꎮ３ １㊀布纤维基混凝土制作方法选择２００ｇ/ｍ２的无纺布作为基材ꎬ称取水泥(标号４２ ５)(与无纺布质量比不小于５ʒ１)ꎮ将水泥与水按质量比１ʒ１混合ꎬ充分搅拌成水泥浆ꎮ将无纺布浸入水泥浆中ꎬ或用水泥浆浇注无纺布ꎬ使无纺布充分吸附水泥浆ꎬ形成布纤维基混凝土ꎮ用布纤维基混凝土缠绕㊁包裹或粘贴到竹基三角形结构件(图６)或在空间结构上对其进行防护和固定ꎮ３ ２㊀防护与固定技术的工艺流程以竹基三角形结构件构成的四角锥网格结构支架(图７ａ)为例ꎬ说明利用布纤维基混凝土进行防护与固定的工艺流程ꎮ先用布纤维基混凝土对支架的各节点与杆件进行防护与固定ꎬ再在网格结构支架的外侧贴压布纤维基混凝土膜(图７ｂ)ꎬ将几个覆膜的网格结构支架组合固定ꎬ可形成投影面积更大的结构顶棚(图７ｃ)ꎻ还可在这种结构顶棚上反复贴加布纤维基混凝土膜ꎬ以形成不同厚度与强度的竹结构ꎮ３ ３㊀防护与固定效果评价随机选取同批生产的竹基三角形结构件ꎬ构建相似或相同的空间结构ꎬ在相同的环境条件下ꎬ测试了采用和未用布纤维基混凝土进行防护与固定处理的结构的使用效果ꎮ试验发现ꎬ采用布纤维基混凝土进行防护与固定的结构使用４年后ꎬ结构仍完整且功能正常ꎬ而未经布纤维基混凝土防护与固定的结构ꎬ正常使用年限仅为１年ꎮ试验还发现ꎬ布纤维基混凝土在对结构进行有效地防护的同时ꎬ提高了结构的强度ꎬ大大拓展了竹材与空间竹结构的应用范围和途径ꎮ注:ａ)用布纤维基混凝土缠绕结构件ꎻｂ)防护与固定的竹基三角形构件ꎮ图６㊀布纤维基混凝土防护与固定竹基三角形结构件Ｆｉｇ ６㊀Ｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｆｉｘａｔｉｏｎｏｆｂａｍｂｏｏ￣ｂａｓｅｄｔｒｉａｎｇｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒｔｓ注:ａ)竹基四角锥网格结构支架ꎻｂ)经防护与固定的网格结构支架ꎻｃ)多个经防护与固定的网格结构支架组合固定而成的大面积的结构顶棚ꎮ图７㊀竹基三角形结构件的防护与固定Ｆｉｇ ７㊀Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｆｉｘａｔｉｏｎｏｆｂａｍｂｏｏ￣ｂａｓｅｄｔｒｉａｎｇｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒｔｓ４㊀竹基三角形结构件的应用４ １㊀森林康养及园林景观设施营建空间网格结构ꎬ是现代建筑与人类文明的标志ꎬ通常以其跨度大㊁结构强度高㊁自身质量轻的特性而作为现代大跨度空间结构营建的主体类型[２ꎬ４－５]ꎮ但由于构建施工复杂ꎬ空间定位要求严格ꎬ并受竹木自身特性的限制ꎬ很难营建较大跨度的建筑空间ꎮ应用竹基三角形结构件技术ꎬ采用小径竹即可营建较大跨度的空间结构ꎮ图８为应用竹基三角形结构件建造的森林康养设施ꎮ选用竹龄４年以上㊁小头直径４~６ｃｍ㊁竹壁厚度３ｍｍ以上的圆竹ꎬ批量生产不同边长的节点连接型竹基正三角形结构件ꎮ由１５个边长为４ｍ的结构件组成１５面体网壳ꎬ在网壳中间以边长为１ ９ｍ的结构件填充ꎻ考虑到顶面结构的承载能力ꎬ在边长为１ ９ｍ的三角形结构件中再用边长０ ８５ｍ的结构件填充加固ꎻ用布纤维基混凝土对结构进行防护和加固处理ꎬ形成如图８ａ的正１５面体网壳结构ꎮ经实测ꎬ整体结构的荷载大于３０ １７ｋＮꎮ用双层边长为４ ３ｍ的布纤维基混凝土黏合到除门窗以外的各立面上ꎬ形成结构房屋(图８ｂ)ꎬ其最大跨度达６ ４８ｍꎬ有效面积达２７ ５２ｍ２ꎬ装修装饰后可作为森林康养地的设施(图８ｃ)ꎮ图９为应用竹基三角形结构件建造的园林景观亭ꎮ用小头直径１~３ｃｍ㊁长度为４ｍ的小径竹ꎬ批量生产杆件连接型竹基等腰直角三角形结构件ꎮ由三角形结构件经布纤维基混凝土进行防护加固处理后构建成四角锥网格结构(图９ａ)ꎬ可营建如图９ｂ所示的景观亭ꎮ注:ａ)竹基正１５面体网壳结构ꎻｂ)建设的结构房屋ꎻｃ)竹基结构房屋应用场景(图片来自网络)ꎮ图８㊀竹基三角形结构件在森林康养设施中的应用Ｆｉｇ ８㊀Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂａｍｂｏｏ￣ｂａｓｅｄｔｒｉａｎｇｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒｔｓｉｎｆｏｒｅｓｔｈｅａｌｔｈｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ注:ａ)竹基四角锥网格结构ꎻｂ)竹基四角锥网格结构的应用场景(图片来自互联网)ꎮ图９㊀竹基三角形结构件在园林景观设施中的应用Ｆｉｇ ９㊀Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂａｍｂｏｏ￣ｂａｓｅｄｔｒｉａｎｇｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒｔｓｉｎｇａｒｄｅｎｌａｎｄｓｃａｐｅｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ４ ２㊀生态浮岛等水体净化设施图１０为应用竹基三角形结构件建造的生态浮岛ꎬ该浮岛于２０２２年７月２０日建成ꎮ由节点连接型竹基三角形结构件形成支架(图１０ａ)ꎬ经布纤维基混凝土防护ꎬ底部加入泡沫塑料作为上浮材料ꎮ该结构可利用浮岛不同空间位置的出水高差ꎬ设计陆生㊁水生等多种生态类型植物ꎬ提高水处理效率与观赏性(图１０ｂ)ꎮ同时可用来解决部分观赏性强的水生植物不适宜于深水环境生长的技术难题ꎮ类似结构还可设计成大型水面花坛ꎬ结构稳定性强ꎬ可视性好ꎮ４ ３㊀在生态挡土墙等园林环保工程领域中的应用㊀㊀竹基三角形结构件经布纤维基混凝土防护与固定形成的网架结构㊁桁架结构ꎬ可与地下根系发达的地被竹等竹类植物结合用于坡面防护与绿化(图１１)ꎮ与常见的石质㊁混凝土及各种砌体注:ａ)竹基三角形结构件组成的支架结构ꎻｂ)竹基生态浮岛ꎮ图１０㊀竹基三角形结构件在水体净化设施中的应用Ｆｉｇ １０㊀Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂａｍｂｏｏ￣ｂａｓｅｄｔｒｉａｎｇｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒｔｓｉｎｗａｔｅｒｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ注:ａ)竹基三角形结构件组成的挡土墙支架ꎻｂ)竹基生态挡土墙ꎮ图１１㊀竹基三角形结构件在生态工程设施中的应用Ｆｉｇ １１㊀Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂａｍｂｏｏ￣ｂａｓｅｄｔｒｉａｎｇｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒｔｓｉｎｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ等硬防护挡土墙相比ꎬ可大幅降低建造成本ꎬ大量减少土体外运ꎬ同时还可减少硬防护工程的石漠化效应ꎬ生态绿化效果显著ꎮ５㊀结束语竹基三角形结构件能广泛利用我国丰富的竹资源ꎬ就地取材ꎬ方便快捷地构建各种类型的空间结构ꎬ由于空间结构设计合理ꎬ使其拥有较大的承载能力和结构跨度ꎬ而无须使用高强度的结构材料[６]ꎮ研究开发的布纤维基混凝土技术ꎬ为竹木结构防护㊁结构固定和性能改善提供了新思路ꎮ竹基三角形结构件及其相关技术能整合多种结构材料的性能优势ꎬ产品性价比高ꎬ结构自身质量轻ꎬ其结构自重和生产成本通常不到同类产品的１/１０ꎬ市场竞争优势突出ꎬ可适应于多水潮湿环境ꎬ能广泛应用于园林环保㊁森林康养和建筑工程等多个领域ꎬ市场容量大ꎮ参考文献[１]㊀刘可为ꎬ奥利弗 弗里斯.全球竹建筑概述:趋势和挑战[Ｊ].世界建筑ꎬ２０１３(１２):２７－３４.[２]董石麟ꎬ罗尧治ꎬ赵阳ꎬ等.新型空间结构分析㊁设计与施工[Ｍ].北京:人民交通出版社ꎬ２００６.[３]江敬艳.圆竹家具的研究[Ｄ].南京:南京林业大学ꎬ２００１.[４]蓝天.中国空间结构七十年成就与展望[Ｊ].建筑结构ꎬ２０１９ꎬ４９(１９):５－１０.[５]王俊ꎬ宋涛.中国空间结构的创新与实践[Ｊ].建筑科学ꎬ２０１８ꎬ３４(９):１－１１.[６]吴华.当前建筑空间结构的特征以及设计与优化[Ｊ].江西建材ꎬ２０１３(２):５５－５６.。
竹子,建筑
竹结构材料在建筑领域的应用前景木材, 全世界, 风景区, 公益林建筑业作为我国的支柱产业，在国民经济中占有非常重要的地位。
随着我国经济的持续快速发展和人民生活水平的大幅提高，人们对居住环境的要求越来越高。
各种高档木结构房屋、木结构别墅开始在中国的旅游风景区、经济发达地区出现并高速发展，木结构房屋建筑成为一个新热点。
由于大量天然木材被运用于房屋建造中，致使结构用木材采伐殆尽，而我国属于木材资源相对短缺的国家。
随着我国林业政策的调整，天然林的禁止采伐，生态公益林的保护，退耕还林战略的实施，使得木材资源紧缺的问题日益突出。
同时，大量砍伐森林使自然环境的生态平衡受到严重威胁，水泥、钢材等建筑材料的生产又需耗费大量的资源和能源。
因此，开发出一种节能、环保、健康的绿色建筑材料已势在必行。
竹材的特点我国竹类资源丰富，养竹历史悠久，竹林面积、竹子种类及经济利用水平均居世界首位，被誉为“竹子王国”。
全世界约有100属1200多种竹子，而我国计有39属约500余种，其中具有较高的经济、生态价值而被栽培、利用的有16 属200余种。
竹子是一种天然速生材料，与木材有着相似的质感，且我国竹材资源丰富，合理开发利用竹建筑材料可缓解国内木材供需矛盾，具有十分重要的经济、社会和环境效益。
竹材色泽柔和、纹理清晰、手感光滑、富有弹性，给人以良好的视觉、嗅觉和触觉感受。
它重量轻、韧性好、强度高，可以被做成桁架来解决建筑中的大跨度问题，是一种优质的建筑材料。
同时，竹材又是一种生态环保的绿色建材，CO2吸收量是普通树木的4倍，具有木材加工过程中可车、可铣、可雕的工艺性能。
在使用期过后，材料可以被完全回收并再次利用。
竹材还是一种低能耗的建筑材料，当建筑面积相同时，竹材与混凝土的能耗比为1∶8，与钢材的能耗比为1∶50。
此外，“竹”所具有的特殊文化意义是不可忽视的。
随着现代工业化进程的飞速发展，生活在钢筋混凝土建筑丛林中的人们开始向往回归大自然，自然与建筑的融合成为21世纪的重要课题。
竹材在建筑中的应用及前景分析
竹材在建筑中的应用及前景分析作者：吕昊晴来源：《科教导刊·电子版》2018年第22期摘要建筑业作为我国的支柱产业，在国民经济中占有非常重要的地位。
随着我国经济的持续快速发展和人民生活水平的大幅提高，人们对居住环境的要求越来越高。
各种高档木结构房屋、木结构别墅开始在中国的旅游风景区、经济发达地区出现并高速发展，木结构房屋建筑成为一个新热点。
此文主要探讨了竹材和竹建筑材料的特点、竹材料在建筑中的应用及发展前景等等。
关键词竹子建筑材料应用中图分类号：G267 文献标识码：A1竹材的特点我国竹类资源丰富，养竹历史悠久，竹林面积、竹子种类及经济利用水平均居世界首位，被誉为“竹子王国”。
全世界约有100属1200多种竹子，而我国计有39属约500余种，其中具有较高的经济、生态价值而被栽培、利用的有16 属200余种。
竹子是一种天然速生材料，与木材有着相似的质感，且我国竹材资源丰富，合理开发利用竹建筑材料可缓解国内木材供需矛盾，具有十分重要的经济、社会和环境效益。
竹材色泽柔和、纹理清晰、手感光滑、富有弹性，给人以良好的视觉、嗅觉和触觉感受。
它重量轻、韧性好、强度高，可以被做成桁架来解决建筑中的大跨度问题，是一种优质的建筑材料。
同时，竹材又是一种生态环保的绿色建材，CO2吸收量是普通树木的4倍，具有木材加工过程中可车、可铣、可雕的工艺性能。
在使用期过后，材料可以被完全回收并再次利用。
竹材还是一种低能耗的建筑材料，当建筑面积相同时，竹材与混凝土的能耗比为1∶8，与钢材的能耗比为1∶50。
此外，“竹”所具有的特殊文化意义是不可忽视的。
随着现代工业化进程的飞速发展，生活在钢筋混凝土建筑丛林中的人们开始向往回归大自然，自然与建筑的融合成为21世纪的重要课题。
竹结构建筑因竹材天然的色彩、形态和质感，给人以回归自然的心理感受，容易与环境要素统一协调，在园林建筑及室内装饰中占有重要地位。
竹结构建筑历史源远流长，富有自然简约、典雅秀丽、清新空灵的美感，并充满浓浓的乡土气息。
重组竹作为建筑结构用材的可行性研究
重组竹作为建筑结构用材的可行性研究发布时间：2021-08-06T16:06:53.263Z 来源：《基层建设》2021年第13期作者：梁志强[导读] 摘要：文章对我国重组竹应用于结构工程的优点、不足与常见结构形式进行了细致梳理与分析，总结了重组竹轻质高强、抗震性能好、可再生、可预制等特点，浅析了当前重组竹在建筑结构应用过程中存在的工艺设备、耐久性和规范标准等主要问题，介绍了重组竹结构、钢竹组合结构和竹木组合结构三种结构形式。
广州大学广东广州 510006摘要：文章对我国重组竹应用于结构工程的优点、不足与常见结构形式进行了细致梳理与分析，总结了重组竹轻质高强、抗震性能好、可再生、可预制等特点，浅析了当前重组竹在建筑结构应用过程中存在的工艺设备、耐久性和规范标准等主要问题，介绍了重组竹结构、钢竹组合结构和竹木组合结构三种结构形式。
关键词：重组竹；绿色建筑；工程材料引言木材的应用在我国已有几千年历史，作为四大基础材料的木材，环保低碳，为宜居环境的首选建筑材料，而木材供应紧张，需运用价值工程探索出替代品。
重组竹的出现有望缓解我国目前木材资源短缺的问题。
目前重组竹材大量应用于室内家具、室外装饰、室内地板和栈道铺装等方面，也有少量优质重组材料用于建筑结构；但因其相关研究较木材滞后，加之我国木结构规范的限制，使其未见在结构工程中大量应用。
近年来，通过我国科研人员的不断努力，重组竹建筑得以问世，位于安吉县递铺镇竹园区的科技竹楼，从地板家具至屋顶瓦片均采用重组竹材料，为绿色建筑的典型代表。
1.重组竹作为结构用材的优势重组竹是典型的绿色低碳环保建筑材料，易降解且可循环利用。
重组竹自身拥有良好的物理力学性能，在设计与建筑中有较好的灵活性、抗震性能，其性能甚至超过木结构；竹质工程材料不仅符合当代建筑工程需求，还适宜规模化推广发展。
重组竹作为结构用材的优势可总结为以下几点：（1）轻质高强，力学性能优良。
研究表明以毛竹为原料的重组竹材的顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度、顺纹剪切强度、横纹局部和横纹全部抗压强度等物理力学性能均一稳定且远高于普通木材，完全满足建筑结构用材的力学强度要求。
古建竹结构工程施工工艺
古建竹结构工程施工工艺1. 简介古建竹结构工程施工工艺是指在古建筑修复和建造过程中使用竹子作为主要结构材料的施工工艺。
竹子作为一种天然材料，具有重量轻、强度高、耐久性好等优点，因此在古建筑领域得到了广泛应用。
2. 工艺步骤2.1 竹材的选择与加工在进行古建竹结构工程施工前，首先需要选择质量优良的竹材。
竹材应当具有足够的韧性和强度，并且没有明显的病虫害。
选择合适的竹子后，需要进行脱节、削皮、磨光等加工工序，以使竹材达到施工需要的规格和质量要求。
2.2 竹材的连接与固定在进行古建竹结构工程施工时，需要进行竹材的连接与固定。
一般采用插接和系扎两种方式。
插接是将两根竹子的末端设计成相互咬合的形式，以增加连接的牢固性。
系扎是利用麻绳等材料将竹材固定在一起，确保整个结构的稳定性。
2.3 竹材的结构组合与搭建根据古建竹结构工程的设计要求，需要将竹材按照一定的组合方式进行搭建。
各种竹子之间的连接点应当合理布置，以增加整个结构的稳定性和承载能力。
在搭建过程中，需要严格按照设计图纸和工艺要求进行操作，确保施工的准确性和质量。
2.4 竹材的保护与维护古建竹结构工程施工完成后，需要进行竹材的保护与维护工作，以增加竹材的使用寿命和耐久性。
常见的保护方法包括防腐处理、防水涂料和防虫措施等。
定期进行维护检查，及时修复破损部位，保持竹结构的完好状态。
3. 施工注意事项3.1 安全第一在进行古建竹结构工程施工时，要始终把安全放在首位，严格遵守相关的安全规定和操作规程，确保工人和施工现场的安全。
3.2 专业施工团队古建竹结构工程施工需要具备一定的专业知识和技术经验，因此建议雇佣有相关经验的施工团队进行施工，以确保工程质量和效果。
3.3 质量控制在古建竹结构工程施工过程中，要进行严格的质量控制，及时发现和解决施工中出现的问题，确保施工质量符合设计和要求。
4. 结论古建竹结构工程施工工艺是一项具有独特魅力和技术要求的建筑工艺。
通过合理选择竹材、进行连接固定、结构组合搭建和保护维护，可以实现古建筑的修复和建造。
竹质工程材料的应用
竹质工程材料的应用
竹子是一种具有很高的强度和韧性的天然材料，不仅可以用于制作家居用品和工艺品，还可以用于制作工程材料，以下是竹质工程材料的应用相关参考内容：
1. 竹木板：竹木板可以用于建筑和室内装饰，具有防腐、防潮、防火等特性，同时颜色和纹路也非常美观。
2. 竹木制品：竹木制品可以作为桥梁、栏杆、楼梯、地面等建筑材料，其强度和耐久性比传统的木材更好，同时也更环保。
3. 竹纤维增强复合材料：竹纤维增强复合材料是将竹子纤维与聚合物树脂混合制成的材料，具有轻质、高强度、耐久性和环保等优点，可以用于制作水上运动器材、汽车零件等。
4. 竹纤维板材：竹纤维板材具有高强度、耐磨损、耐腐蚀和防火等特性，可以用于制作家居用品和建筑装饰材料。
5. 竹墙体板：竹墙体板是一种用竹纤维混合水泥制成的板材，具有较好的隔音、防火和防震性能，适用于建筑物的外围墙体。
6. 竹-木复合材料：竹-木复合材料是将竹子和木材进行复合制
造的一种材料，具有环保、防腐、防潮等特性，也可以用于家居装饰和建筑物的结构。
7. 竹纤维增强塑料：竹纤维增强塑料是将竹子的纤维掺入塑料
中制成的材料，可以代替部分传统塑料制品。
具有优异的强度和环保特性，适用于家居、汽车等领域。
浅谈现代竹结构
顷。从我 同 主要 竹产 区的湖南省考 察的现状看 来 ， 认为 当前 的竹 资源和竹产业整体情况如下 ： （ １ ） 我 国竹 资源 丰富 。长 江 中下 游地 区独 特 的地理环境 极适 于毛竹 的生长 ， 竹材 生长繁殖快 ， 成 长周期 短 ， 竹材质量 好 。以湖南省 益 阳市 的竹子大 县桃江县 为例 ， 毛竹 的种植 面 积达 到了 ８ ９ 万亩（ ２ ０ ０ ６ 年） ， 年可伐 量为 ８ ０ ０ 万株 以上 ， 以每 ３ 根竹 子 １ ０ ０ 斤计算， 年产量 约为 １ ． ３ 亿公斤 ， 产 量 巨大 ， 且 竹材 直径 粗 ， 壁厚 。 （ ２ ） 竹材管理 和开发 水平不平 衡 。各 竹材生 产 区的竹资 源开发水 平差异 大 ， 导致 了竹 资源管 理差异也 很大 。湖 南省 未 阳市也 拥有较 为丰 富的毛竹资源 ， 但 当地 的竹加工产 业基 本处 于空 白， 因此竹林砍伐基本处于无序状 态 ， 主要是 出售圆 竹， 或 支座 建 筑工 地 的竹 跳板 等 ， 附加 值 极低 ， 竹 资源 浪 费
５ 现 代竹 结构 的发展 方 向
根据 以上讨论 ， 作 者认为 现代竹结 构 的发展方 向应 当是 利用现 代胶合 工艺对原 材料 的圆竹材料 进行改造 和重组 ， 制 成符合现代建筑 工业要求的规则 的胶合竹 材。其发展思路非 常类似 国外 ］ 业 化周家广泛应用 的胶合木 材。使竹材能够像 现代木 结构那样用 于现代 建筑和 桥梁 中 ， 需要将 竹材进 行加 工 。 目前 ， 只要 以竹 材人造板 的形式作 为建筑 辅助产 品用于 建 筑领域 ， 如底板 、 装 饰板和模板等 。根据对竹材 的处理和加 工 工艺 的不 同， 竹材人造板有多种类 型 ， 但现有 能够 用于建筑 领 域的竹材 人造板 主要工艺 基本相 同 ， 一般需要 经过将 圆竹 材 加工 成长条 ， 去除 内节 、 干燥 、 浸胶 、 组胚 、 热压 、 锯 边等工 序， 将 竹材加 工成胶合 竹结构使 用 。竹 篾胶合板 由于工艺较 复杂、 成 本较 高以及板 材表面状 况不理 想等 因素 影响 了其 推 广， 现代已很 少使用 。 肖岩 教 授 的课 题 组开 发 了新 型胶合 竹 结构—— 格 鲁扮 （ Ｇ ｌ ｕ Ｂ ａ ｍ） ， 并 分别 于 ２ ０ ０ ６ 年和 ２ ０ ０ ７ 年建造 了世界首座竹结构 人行天桥和行 车道路 桥 ， 研 发了胶合竹结构房屋技术 ， 并用于 四川抗 震救灾 和多个实 际工程 ， 受 到国 内外 学术界 和社会 的 广 泛关 注。总 的来 看 ， 胶合 竹材用 于建 筑结构 的研究材 刚刚 开始， 在许多 方面 的研 究还处 于空 白。而最 主要 的问题是 缺 乏 系统的主结构力学等性 能试 验依据 以及相应 的分析理论和
建筑结构用竹质复合材料的性能及应用研究
制造 的建筑 材料 建筑力学 强度有 限 ，产 品定位 １结构 用竹质复合材料 的制造技术 低 ．多见于东南亚 、南亚和非洲等热 带地 区。 １ １竹 篾层 积材 ． 竹质复 合材料 已广泛 用作水泥 模板 、车厢 竹 材重组 制成建筑 材料 比较成熟 的产 品是 底 板 、地板 、家具 等产 品中 ，而将竹 材重组 、 竹篾层积 材 。一般 选 用大直径散 生竹种 ，将其 复合加工成 各种 高强度墙体板 材 、梁 、柱等 大 劈成竹 条 ，然后 通过剖篾 、编竹 帘 （ 或席 ）、 型 建 筑 构 件 ．用于 房 屋 的建 造 尚处 于 起 步 阶 干燥 、施 胶 、组 坯 、热压 等步骤 制成竹篾层 积 段 。随着环保 意识 的增 强和生 活水平 的提高 ， 材 。具体工艺流程如下 。 木 结构房屋在 我 国近 年受到更 多 的关注 ，原料 在 上 述 工艺 过 程 中 ，竹 篾 宽 ２ ０ ０ ３ ｍｍ， 国产化 为竹质 复合材料 的研究 和推广运 用提供 厚 ０ ６ １ ２ ． ． ｍｍ。将 竹篾 编 成 竹 帘或 竹 席 ．干 了发展机 。 。 燥到 含水率 为６ １％ ，然后 通过浸 渍方式施 ％ Ｏ 尽 管竹质 复合材料 的应用 已提 出了建筑结 胶 ．胶 液 固含 量２ ％ ０ ．常用胶 种 为酚醛 ０ ３％ 构用 的可 行性 ．但 具体 的实施应 用研究几 乎处 胶 。浸胶 竹 帘 （ ） 燥至 含水 率 １ ％ ％后 席 干 １ Ｍ ｏ Ｄ ＴＮ 界 藤 讯 ０Ｄ Ｂ Ａ Ｔ Ｌ Ａ ０ ＮＲ Ａ Ｂ Ａ
Ａ Ａ Ｅ ＣＦＥ Ｄ 学 术 园地 Ｃ Ｄ ＭＩ ＩＬ 厂
建筑结构用竹质复合材料的性能及应用研究
高 黎 王 正 常 亮 （ 中国林业科学研究院木材工业研究所 北 京 １０９ ） ００ １ 摘 要 ：简要 介绍 了几种 竹质 复合材 料 的工艺 特点 、性 能及其 在建 筑 中的应 用研 究现状 ，为其 在建 筑 中 的发 展与推 广应 用提 供示 范与参 考 。 关键词 ：竹 质复 合材料 ；建 筑 ；应用研 究
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设计应力与载荷的确定
1.建筑设计载荷依照建筑结构要求. 2.特征值：依照 ASTM D 2915 要求确定. 3.含水率、干缩率和密度. 4.体积系数：以试验试样体积为基础，不同体积
的竹材参照ASTM D 5456 进行修正 5.设计应力：5%的误差 6.置信度： 75 percent. 7.尺寸误差：5%
Vascular: Density Strength Modulus
A class Dense
0.8 220 20
B class Sparse 0.45 80
9
strips medium
0.65 g/cm3 120 MPa 12 GPa
胶合竹层板的制造
连续的胶合竹层板Biblioteka 表面等离子处理 Two phases: solid and porous
0.30
0.25
面积值 Area values/mm2
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
10
11
12
13
14
10-14排内层维管束
Inner vascular ten-fourteen rows
维管束的拉伸试验
拉伸强度
Tensile strength (MPa)
1000 900 800 700 600 500 400 300
平
3.0 现代竹建筑（竹秆）
3.1 竹材的物理和力学性能
ISO-TC 165/N314
Contents
1．Scope 2 . Terms and definitions 3. Symbols 4. Organisation and use of this standard 5. Sampling and storage of specimens 6. Moisture content 7. Mass by volume 8. Shrinkage 9. Compression 10. Bending 11. Shear 12. Tension 13. Appendix A. Useful readings, informative. 14. Appendix B, background information, informative.
S B Ca
竹建筑的设计
设计应力依据下式
S = B / Ca
(1)
S = 设计应力
B = 特征值
= (m – K s) · DOL.
m = 平均强度
K = 修正系数Table 3, ASTM D 2915.
s = 标准差
DOL = 载荷时间
1.0 永久载荷
1.25 10 年以内.
1.50 风载和地震
Length
top
Bamboo Culms Sizes
Top
D3: diameter of long axis W6 & W8:thickness of wall
D4:diameter of short axis W5 & W7 :thickness of wall
Node No.& Length
28F-2.1E 19.31 15.86 5.55 2.07 14.48 11.03 4.48 1.79 11.72 8.62 12.07 11.72 0.55
30F-2.1E 20.69 16.55 5.55 2.07 14.48 12.07 4.48 1.79 11.72 8.62 12.07 11.72 0.55
石器时期的原始材料
竹弓箭/竹枪
竹炊具
竹简
独木桥
竹秆桥
竹索/竹竿桥
竹房子
Node
Raised floors
main posts anchored in ground Typical bamboo elements are canes, halved canes, laths, beading, bamboo boards and rope ties.
bottom
Bottom
D1: diameter of long axis W2 & W4:thickness of wall
D2:diameter of short axis W1 & W3 :thickness of wall
竹筒的压缩试验
竹材弯曲试验
竹节之间的加载和支撑
顺纹剪切试验
3 mm
竹跳板
竹脚手架
2. 竹材的性能
• 单元与几何尺寸 • 干缩率 • 微观力学性能
–维管束/薄壁细胞 –竹纤维
• 宏观力学性能
–静载:
• 顺纹：拉伸强度和模量、压缩强度、剪切强度和模量 • 横纹（径向和弦向）：压缩强度和模量
–断裂韧性
• 应力强度因子 Kic • 临界能量释放率: Gic • 能量积分：Jic
冷压热固化工艺/梁材
热压工艺/板材
竹木复合材料拉伸力学性能
67
105
R = 105
25
64
R = 105
105
Fiber Direction
2 mm thick
67
end-tabs
48
t
ASTM D3500 Tensile Specimen
Testing at ICBR, Beijing
压缩试验
安全系数 K
弹性模量
1.0
顺纹拉伸强度
2.25
剪切强度
2.25
弯曲强度
2.25
顺纹压缩强度
2.25
连接
端部连接的调整系数：依据连接方式、试验方 法和试验数量确定。 1.多秆连接承载能力小于单秆连接值之和. 2.在一个连接节点有多种连接方式需要取低值. 3.节点承受水平载荷时、需要单独试验
multiple-fastener joint different -fastener
30
Out lay
35 40 45 50 55
弹性模量
Elastic modulus (GPa)
700
内Ce层nter lay
中Inn层er lay
600
拉伸强度
Tensil strength (MPa)
500
400
300
200 15 20 25 30 35 40 45
弹性模量
Elastic modulus(GPa)
竹质工程材料在建筑中的应用
孙正军 国际竹藤中心
内容
1. 竹材应用简介 2. 竹材的性能 3. 现代竹结构建筑 4. 竹质工程材料在建筑中的应用 5. 桥梁中的应用
1. 简介
• 原始材料
• 石器, 竹材 •青铜器 木材
• 现代工程材料
• 金属, 无机非金属材料, 高分子材料、复合材料
•木材
– 结构材料 – 工程木材 Engineered Wood System • 竹材 – 结构材料 – 竹质工程材料 Engineered Bamboo System
多组竹秆
小结
• 竹秆易开裂 • 竹秆内的糖和淀粉易发霉 • 寿命短 • 适合临时和民俗风格建筑
4.竹质工程材料在建筑中的应用
4.1工程木材技术背景
针叶规格材 阔叶材
结构复合木材 材质分类
水平弯曲 垂直弯曲 构件轴向加载 构件分类
拉伸、压缩、剪切、横纹压缩强度， 模量
弯曲、剪切、横纹压缩强度， 模量
干缩率
High shrinkage of bamboo Lower shrinkage of bamboo
Out lay
Inner lay
竹秆的干缩
Easy Cracking
竹材强度
竹材的断裂韧性
小结
• 竹材强度高，与钢材在同数量级别 • 竹材模量低 • 竹材断裂韧性高，达到多数工程材料的水
Bamboo：High strength and modulus; Hard and no dipping. Sheet, 80% Volume
Popular：Low strength and modulus; Soft and dipping。 Veneer, 10% Volume.
processed panel
–疲劳载荷 –冲击载荷
竹材的材料单元与尺寸
L
Canes
Strips
R
T
Sheets
Slices
Bundles
微观组织 与性能
Out wall
Inner wall
面积值 Area values/mm2
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00 23456789
2-9排外层维管束
Outer vascular two-nine rows
板
强
度
竹质工程材料
竹种
Monopodial species
Sympodial species
毛竹
Culm
竹条
strips
Culms
MOSO Culms
竹材的分级
Class “A” Layers High Density
Section from strip Wall
Class “B” Layers Low density
3.2 竹秆建筑的设计
ISO-TC 165/N314
Contents
1. Section 104.2.8 of the 1997 Uniform Building Code E (UBC) 2. Section 104.11 of the 2000 International Building Code)
20F-1.5E 13.79 7.58 2.93 1.45 10.34 5.52 2.17 1.28 8.27 5.00 6.38 8.96 0.42