竹材料在建筑中的应用及前景展望——以安徽地区为例

梁 楠，曹 兵

（安徽工程大学 建筑学与城市规划，安徽 芜湖 241000）

竹材料在建筑中的应用及前景展望
——以安徽地区为例

梁 楠，曹 兵

（安徽工程大学 建筑学与城市规划，安徽 芜湖 241000）

随着竹子作为建筑材料在上海和米兰世博会上大放异彩，世界上越来越多的建筑师把眼光放在了这种绿色可持续性材料.作为竹材的生产以及出口大国，我国又开始重新审视这种历史悠久而又充满文化积淀的原料在建筑中的使用.本文以竹资源丰富的安徽省为例，通过分析竹材的物理性能、节能表现以及市场前景，总结了常见的竹材应用形式和应用领域.基于一定的理论基础和案例分析，对于竹材料在居住建筑和公共建筑的使用和推广，以及如何结合安徽行业现状做了进一步的思考和展望.

竹材料；竹材人造板；安徽地区；公共建筑；应用前景

伴随着国民经济的稳步增长以及居民消费水平的显著提高，人们对工作和生活环境的品质要求也在不断提升.同时绿色建筑这一理念越发被人重视，一些新型的材料被逐渐用于居住建筑和公共建筑中，特别是那些性质优越，绿色环保并且产量丰富的建筑材料，例如竹子.而我国正是世界竹产量最丰富的国家之一，将竹材料运用于建筑当中，将有助于推广建筑业的绿色低碳发展，具有重要的经济和环境效益.

1 竹材料的特性

1.1 结构特性

虽然竹子长得高大，但是相比较树木而言，竹子的生长速度是非常快，一般木材的生长周期20～40年,而竹子的生长期为4年，大大短于木材，且其年产量是木材的3倍.除此之外，竹材还有一般木材没有的优点：轻度高，弹性好，是一种典型的具有良好力学性能的植物.竹子的横截面是环形的，这种结构使得竹材有外弯面受拉内弯面受压的结构特性，同时竹节处的外部环箍与内部隔板可增强承载面积，一定程度上提高了整个竹子的横向承载力.竹材在外力作用下的抵抗力称之为竹材的力学强度，单位为MPa.表1列出了钢材，木材和竹材三种材料在相同实验条件下的力学强度.通过表1可以看出，竹材的平均抗拉强度约是木材的6倍，抗压强度约为木材的2倍.

表1 竹材、钢材和木材的强度比较

1.2 生态环保

作为一种建筑材料，其资源的供给和造价是投资方抉择的两个关键因素.与传统建筑材料中的石头，砖块和混凝土相比，竹材料属于可再生资源，并且在施工过程中耗能污染也远远小于传统材料.再者，同样属于可再生资源的木材，由于其生长周期长及政府的严格控制等因素，造价成本远远大于竹材料.同时，竹子吸收二氧化碳的能力是木材的4倍，可以说在所有的建筑材料中，竹材料是目前真正低碳环保的材料之一，即生于泥土而归于泥土.所以用竹材料建成的建筑可以满足低能耗，低污染，低排放，称之为绿色建筑实至名归.

2 竹材料在建筑中的运用

2.1 原竹材的运用

2.1.1 受力结构.我国是最早使用竹子作为建筑材料的国度，早在汉代时期能工巧匠们就利用竹子建造了甘泉祠宫.由于竹子本身的物理特性使得它的抗压及抗拉能力很好，质量轻弹性大，不易折弯，因此经常用于简易的房屋构造中的受力结构.在这种房屋中，一般将竹片拼合形成屋顶、墙面以及天花板.其主要承重作用的梁、柱、椽等通常选用比较粗的竹竿做材料.这种方式建造的住房最大的优点是用料简单，建造成本低廉.缺点在于原材料未经加工，直接作为建筑材料使用，误差较大，所以只能用于结构简单，承重力小的受力结构.

2.1.2 屋面.与其他建筑材料相比，竹材料具有质地轻，弹性大，抗压能力大的特点，因此可以选作屋面材料，主要通过半回竹瓦屋面、片状竹瓦屋面和竹席波形瓦屋面三种方式呈现.其中半回竹瓦屋面是通过选用直径在7cm以上的毛竹，从中一剖为二，去除节隔，置于阴凉处风干后，将半圆竹依次凹凸排列并且用钉固定在檀条上，这种屋面在中国古代建筑中最为常见，因为建造过程简易，这种屋面的坡度一般不小于30度.片状竹瓦屋面通常是采用成熟的，直径较大的新鲜园竹，直径大概在3-4cm，长度为一节竹子的竹间距.该竹片在使用前同半回竹瓦屋面一样，也要对其进行防水处理.一般而言，一平方米的屋面需要的竹片瓦大概在200块左右，屋面坡度也要大于30度.竹席波形瓦屋面是近年来开发的一种竹材料，这种屋面是对竹编后的黄篾再进行编织，形成竹席，进而涂上胶水再经过金属波形模具热压形成.与前两种屋面相比，它具有幅面大，施工方便的特点，在现代建筑中较为常见，例如活动工棚、车站月台等.

2.1.3 脚手架.在中国及世界各个竹材产区，用竹材料做建筑施工用的脚手架已有一定的历史，甚至在现代建筑施工中仍然可以看到.用于做脚手架的竹材料通常选用大型单竹的竹杆，包括立杆、斜杆、大杆和顶撑.为保证脚手架的牢固及安全性，一般采用双排竹杆，用麻绳或铁丝捆绑，高度可达十几层.与钢脚手架比，竹材料建成的脚手架抗风能力更强，但是因其竹径尺寸的不稳定性，在搭建和拆卸脚手架时不如刚脚手架方便、快捷，因此，在使用广泛性上受到一定的限制.

2.2 竹材人造板的运用

2.2.1 竹材胶合板.竹胶合板是将毛竹和其他径级较大的竹径材料，依次经过中黄起篾、内黄帘吊、经纬纺织以及席穴交错等工艺制作而成.因此竹胶合板具有强度大，刚性好的特点.其硬度可以达到普通木材的100倍，抗拉强度是普通木材的1.5至2倍.将此材料用于屋顶、外墙面、楼面地板，墙面装饰灯，可以再很大程度上降低建筑物自重，同时具有防水防潮、防腐防碱等特点.但是由于竹材胶合板的制作对原材料以及生产工艺要求较高，投入较大，又会限制其在建筑材料中发展.

2.2.2 竹材刨花板.竹材刨花板是以竹材或其他竹制纤维素材料制成的碎料经过干燥、施胶铺装成型，再在热力和压力的作用下胶合成人造板.外层的刨花方向平行于板的长度，内层刨花的铺设可以采取交叉或者平行方式，相比之下较随意.作为人造板，竹材刨花板同样也具有单向强度高，刚性大的特点，同时有较强的耐水性和较低的膨胀率，可以用于屋顶、外墙面和楼面地板等，可以很好地替代木材人造板和一般木质刨花板.

2.2.3 竹材层压板.竹材层压板的生产工艺相对简单，选用一定规格的竹子，将其按一定的规格制成竹篾干燥后，经浸胶再干燥后按同一方向层叠组坯，最后热压胶合而成.由于是按同一方向组坯，所以竹材层压板的纵向强度和刚度都很高，而横向强度较低，类似于重组木的结构，多用于工程架构材料.其本身的力学特点可以充分利用到预制房屋的制造中，用作横梁、承重墙、门板、柱体和楼梯扶手等承载量较大的部件，大量节约了钢材水泥以及木材的使用.

2.2.4 竹建筑用混凝土模板.竹建筑用混凝土模板通常是指竹席竹帘胶合板，其组成方式是以竹席为面层材料，一纵横交错组坯的竹帘为芯层材料，通过浸胶、然后干燥后组坯，最后热压胶合而成.特点是强度高、韧性好，拼接少.相比于钢材具有重量轻，单模面积大和施工方便的优点，相比于木材又具有强度高、使用寿命长和吸水率低的特点.竹建筑用混凝土模板是我国竹材人造板中发展速度最快，使用率最高，规模最大的一个品种，广泛的用于建筑材料中.这种成本较低，无污染，同时也可以避免森林破坏和环境污染的材料将成为未来的主流发展方向.

3 安徽地区竹材在建筑中应用的前景展望

安徽省位于我国中东部地区，地理位置上属于暖温带和亚热带的过度地区，气候特点是四季分明，冬冷夏热.占地14万平方公里的土地上居住近6000多万人口，可谓是人口大省.由于地理位置的局限以及其他因素的影响，安徽省经济水平在全国排名靠后.如何在不破坏环境的前提下，充分利用资源同时又能促进经济的稳步增长是安徽省急于探索的课题.广德坐落于世界刚竹属和短穗竹属植物的分布中心，有大量的竹材资源，该地竹产量常年居于我国前列.但是广德的竹材有一大部分都贩出本省使用，由于原竹价格低廉，导致资源外流同时也不能最大化的利用竹材.所以将竹材因地制宜的使用于本地建筑中是有非常大的发展前景的，节能减排的同时构建绿色建筑市场.

3.1 竹材在居住建筑中的运用

首先，如上文分析一样，安徽地区气候差异大，空调已成为夏冬两季的炙热销售使用产品，可是如此情况不仅能源浪费大，同时也造成很大的空气污染.如果将竹材用于建筑中，其导热系数低，冬暖夏凉，可以在一定程度上减少空调等相关电器的使用时间.其次，和传统建筑相比，竹材建造的房屋有一些独特的优势，例如其建造模式是采用预制件形式，现场即可完成安装，结构荷载较轻，可以大大降低人工工作量和工时.并且对竹材建筑进行拆除时，建筑废弃材料不像传统的水泥和砖头一样不可回收，竹质材料可以回收再利用，绿色环保，将建筑垃圾降低到最少.中国传统建筑中，云南地区的竹楼是竹材在居民建筑使用的典型案例，整个竹楼的所有柱子、横梁、内外墙及附件都是用竹子制成的，整个竹楼空间很大，宽敞明亮，遮挡物少，通风条件极好，非常适宜于云南当地潮湿多雨的气候条件，最重要的是一旦废弃不用，直接拆除甚至用火直接烧毁都不会对环境造成影响.另外不得不说的是2012年在哥斯达黎加发生的7.6级强地震，很多结构复杂的钢筋混凝土建筑倒塌，相反简单的竹房屋还保留完好.这些都说明竹材用于居民建筑冬暖夏凉，防潮防湿还可以防地震.如果以广德为中心，将大量的竹材用于农村居住建筑无疑是个很好的选择.特别是大片村落或者是县城，在建筑用地收到制约条件不大的情况下可以直接选择原竹材，既经济使用，又环保美观.一旦涉及到城镇大规模建筑区域，可以用上文说的新型竹建筑材料加以整合和使用，也有利于形成当地特有的建筑风格和形式.对于建筑要求较高的小区也可以局部采用竹材或者是室内装饰采用竹材都能发挥竹材的特性.

3.2 竹材在公共建筑中发展

竹材在公共建筑中的应用比较广泛，其中以文化类建筑最为凸显.首先不得不提的就是园林建筑，在古代以及当代的风景园林中，不乏以竹为建筑材料根据当地自然环境的特性加以修建的杰作.安徽省因其得天独厚的地形环境而拥有着丰富的旅游资源，同时，在年代久远的徽商文化承托下，自然资源和人文资源交相呼应.所以园林建筑在安徽地区随处可用，如果因地制宜，将竹材用于此类建筑，必会为安徽地区的旅游业发展做出一定的贡献.竹材在公共建筑中的应用可以根据文化类建筑的使用功能来分，分别为游憩类、文教类、服务类和小品类四大种类.游憩类竹建筑在所有园林中和许多庭院中都有，尤其是在公园，度假村，风景区最常见，例如竹廊、竹亭、竹桥、竹楼等.文教类竹建筑主要是指展览馆，例如米兰世博会上主题为“希望的田野”的中国馆就是利用竹制材料作为建筑结构和建筑里面的典型案例.服务类竹建筑包括旅客接待中心、别墅和餐饮类建筑，这种建筑类型使用竹材料更容易让建筑本身和周围自然环境融为一体.小品类竹建筑指的是有特殊造型或者文化意义的构筑物等.由上可见竹材可以覆盖几乎所有的文化类建筑，但是事实上我省大部分文化类建筑使用还是钢筋水泥混凝土等材料.这不仅造成资源的浪费、污染的环境，同时，建筑本身也往往是造成了环境的视觉污染，不可否认只有来自于自然的材料才最能衬托园林的风韵和当地的文化.因此需要政府的大力宣传以及群众鉴赏水平、环保意识的提高，把竹材推广到上文所述建筑，真正做到竹建筑的大面积普及以及审美上的认同，才能最大程度利用我省丰富的自然资源和贯彻生态化发展的决心.

4 结语

“绿色建筑”这一代名词从“十二五”期间就被广泛流传，建筑业也将更多的视角投入到此行列.伴随着经济的增长以及生活水平的提高，人们对建筑的舒适度、美观度以及环境保护的要求也在与日俱增.在木材资源总量不是很丰富的前提下，要促进我省绿色建筑的发展方式，就要最大程度的利用本省优质资源——竹材.正如上文分析，无论是原竹材的使用，又或者是竹材人造板的使用，都可以最大限度的满足建设需要，并且其抗压性、耐久性、抗震性、防霉防潮性都优胜于木材.再者，当今的建筑群体更新换代频率高，建筑的使用年限远低于其寿命，对于拆除建筑物的成本也将列入成本核算指标之一.拆除人工费、废料处理及环境保护费都是一笔不小的开支.而竹材因其结构特殊、可循环利用以及易降解的特性，已经成为现代新型建筑材料的生力军.相信此类建筑材料在我省广泛推广应用后，将会为我省广德县提供一条新的致富路，同时也为我省旅游业以及建筑业的蓬勃发展再添助力.

〔1〕刘晓静.竹建筑在风景园林中的应用研究[D].北京林业大学,2014.

〔2〕单炜，李玉顺.竹材在建筑结构中的应用前景分析[J].森林工程，2008(3).

〔3〕谢浩.竹材在建筑中的使用研究[J].工程建设，2010(4).

〔4〕王正，郭文静.新型竹材的开发和利用[J].世界竹藤通讯，2011(10).

〔5〕杭彦国.现代竹建筑形态建筑研究[J].张家口职业技术学院学报，2014(7).

TU52

A

1673-260X（2017）01-0027-03

2016-09-22

安徽省高等教育提升计划科学研究一般项目 （TSKJ2016B25），安徽工程大学引进人才科研启动基金项目（2015YQQ013）