现代竹质工程材料的基本性能及其在建筑结构中的应用前景

揭 鹏

(山东省泰山职业技术学院 建筑工程系 271000)

现代竹质工程材料的基本性能及其在建筑结构中的应用前景

揭 鹏

(山东省泰山职业技术学院 建筑工程系 271000)

本文通过对竹帘胶合板、竹材重组、竹材层积材等等现代的竹质工程材料的基本工艺以及性能的研究，指出了每个材料在建筑中的选择与应用，再结合了当代的竹结构安居示范房的设计与建造的实例，分析竹结构在当前应用的优势以及对其前景的展望。竹结构在设计与建筑中有较好的灵活性、抗震能力、最大的优点就在于其的节能减排性能，竹质工程材料不仅能够符合当代结构工程的需求，还能够让竹结构进行大规模的推广发展。

竹质工程材料；基本性能；建筑结构；应用前景

引言

当前，我国的大部分建筑都采用砖混结构与钢筋水泥混凝土结构，但是这种方式要采用大量的水泥与钢材，材料使用多，耗能较大，并且废弃的材料还较难降解。在这个提倡绿色、环保的社会中，采用土木工程是建筑行业发展的必然方向。随着我国经济的不断发展。传统的木结构建筑已经进入了人们的视野中，但是我国的森林资源开采严重，已经受到严重限制。采用竹质工程材料，不仅与传统的木质结构性能相同，其自身还有保温节能效果，抗震性也是一流的，具有多方面的优势。

1.竹质材料的特点和生产工艺

众所周知，竹是一种生长速度较快且外形比较高大的植物，在温带地区和暖带地区较为常见。我国学者研究竹材的方向主要集中在竹材和塑料的复合，竹材的重新构造，改良竹材的加工工艺等等，并在此基础上研发出了多种新型的建筑材料，其中包括以竹材为原料的复合板，胶合板，重组材，集成材等等。毫无疑问，竹材已经成为我国装饰工程中常用的建筑材料之一，其品种已经达到了标准化，并且呈现出系列化。我国始终致力于研究以竹材为原料的新型装饰材料，目前已经处于世界领先水平。

从古至今，木材一直都是我国使用量较大的建筑材料之一，事实上，竹材的使用历史悠久，并且同样有着优越的力学性能。实验结果表明，竹材的抗压强度超过 60MPA，弯曲强度甚至高达160MPA，换言之，竹材在抗压能力和抗弯曲能力方面甚至有着比木材更加优异的表现。此外，竹材还是一种富有弹性的建筑材料，并且有着多年的工程应用历史。目前，以竹材为主要原料的复合板，胶合板，层积材等等在建筑工程中应用广泛。

1.1 竹帘胶合板

竹帘胶合板是一种以毛竹为主要原料，添加固化树脂胶黏剂的板材，它广泛应用于建筑工程中。由于竹帘胶合板具有优良的力学性能，所以目前在我国的模板市场中占有较大的份额。将竹子剖开成厚度为1毫米-2毫米，宽度为10毫米-15毫米的左右两半，然后利用各种线将其连接起来形成竹帘。经过浸胶干燥后的竹帘，变成竹帘胶合板。

目前，竹帘胶合板主要用于大型集装箱板，建筑结构的主体材料等等。为了测试竹帘胶合板的性能，对长度为1.2米，宽度为0.6米，厚度为16毫米的5个竹帘胶合板进行连续性承载力测试实验，实验结果详见下图1。从图中可知：竹帘复合板的荷载与位移为正相关关系，随着位移的不断增大，荷载也随之而增大，这也就意味着，竹帘胶合板是一种承重能力极强的材料。竹帘胶合板遭到破坏之前，其位移已经超过20毫米，竹材呈现下陷的状态，它的破坏模式是胶合板的底部为纵向断裂，周边为横向断裂。当竹帘胶合板中出现纵向裂缝时，其承载能力并未受到较大的影响，依然处于继续上升的状态。由此可见，竹材部分纤维所出现的断裂情况并没有马上使其承载力下降。换言之，竹材胶合板是一种承载力强，且难以完全破坏的建筑材料。在设计竹帘胶合板的应用时，往往将其控制在正常使用的状态下。

1.3 重竹

重竹是一种经过重新组织的竹材，它将原始竹材加工成长形的竹丝或竹篾，然后经过完全干燥再进行浸胶。经过重新组织的竹材保留了原有竹材的优越性能，利用率超过 90%。重组的优点是稳定性强，抗压能力好，为了进一步提升其防腐蚀，防虫等性能，可对其进行特别处理，例如浸药。

从生产工艺划分，重竹可分为两种，分别是热压型和冷压型。热压型重竹一般长度为1.86米，宽度为1.26米，厚度为35毫米；而冷压型重竹大多长度为1.86米，宽度为10.5厘米，宽度为16.5厘米。目前，重竹在家具行业中应用较为广泛，多用于制造高端地板。

2.竹材的应用和前景展望

江苏省南京市某大学以竹材为原料，完成了安居房的设计和建造工作。从外观上看，这栋安居房一共两层，长度为12米，宽度为9.5米，其基本结构为梁柱结构。下图是安居房的结构示意图，从图中可知，主梁的横截面长度为0.28米，宽度为70毫米，跨度可高达3.5米。柱体所使用的建筑材料为冷压型重竹，长度为0.13米，宽度为0.15米。由于我国目前的重竹加工技术有限，因此安居房中的柱子和梁子采用金属进行驳接，楼面所使用的竹帘胶合板尺寸为300*16mm。竹帘胶合板的作用是支撑安居房的上梁和次梁，两者之间的距离为60厘米至80厘米，搭接方式为凹凸缝。

我国的传统建筑结构大多为木结构，而竹质结构在木结构的基础上加以改良，使完工时间大大缩短。由于竹质结构的建筑为梁柱结构且使用金属进行柱梁驳接，所以节点比木质结构更加标准，适用于大规模工业化生产。在森林资源丰富的国家，木材依旧是主要的建筑材料，占有较大的市场份额。不管是在欧洲国家还是西方发达国家，木材的应用都已经进入了成熟的阶段，而我国对于木材在工程中的应用仍然处于探索阶段。研究表明，竹材作为一种建筑材料，其性能与木材相比毫不逊色。木材的生长周期长且资源日益紧缺，由此可见，开发研究竹材对于推广新型建筑材料有着重要的意义。在未来的发展中，由于加工技术的不断进步，以竹材为基础原料的新型建筑材料品种也会越来越多。

总结

本文结合了当前竹质工程材料的基本性能以及实用现状进行分析，对其的发展前景进行展望。其中主要研究对象包含了竹帘胶合板、竹材重组、竹材层积材等等实用较为广泛的材质，并且对每一种材质特点进行对比分析，指出每种材料再建筑结构中的应用。最后，再结合了当代的安居示范房设计与建造实例进行详细分析，对竹结构的应用现状以及发展前景 进行展望，得出了以下结论：

（3)竹帘胶合板具有较高的强度、承载能力强，并且破坏性低，其还有较强的延性破坏性能。竹帘胶合板在建筑材料中可以用于楼、地面以及墙体等等多种设

（1)计中，使用非常广泛。

（2)竹材层积材基本上都是在纤维底部进行逐渐拉伸纤维，它的承受设计主要是由截面的刚度控制，其本身的尺寸较大，力学性能好，在建筑结构当中可以用于梁、柱、承重墙等等构件中，特别是对于跨度较大的梁具有更大的效用。

（3）竹材重组的性能较为稳定，其自身强度高，离散型小，负荷能力极强。在梁的结构使用上，其的性能与造价都非常符合，也是最理想的选择，但是其余竹材层积材相比的话并无多大优势。

综上所述，在新时代中，采用竹质工程材料是建筑行业发展的必然趋势。对于当下的绿色环保、节能减排的理念相适应。本文对竹质材料的分析与其在建筑行业中的实际使用分析，以期在今后的研究中能够起到借鉴作用。

【1】凌启飞，郑霞，李新功碱处理对麦秸纤维增强水泥板力学性能的影响《中南林业科技大学学报》 - 2012

【2】赵瑞龙，冯明智，高黎，竹篾层积材在建筑结构中的研究及应用《木材加工机械》 - 2012

【3】潘毅，李家佳，李玲娇，现代竹材在建筑结构中的应用现状《土木建筑与环境工程》 - 2011

【4】高黎，王正，赵瑞龙竹篾帘拼接缝隙对竹篾层积材抗弯性能的影响《木材工业》 - 2013

【5】赵章荣，傅万四，刘星雨结构用竹材机械性能测试及数值模拟研究《木材加工机械》 - 2014

揭鹏 男 汉族 山东省泰安市人 山东省泰山职业技术学院 工学学士学位 助理讲师 从事工程结构、建筑工程技术、工程材料研究

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1007-6344（2016）03-0271-02

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