美丽中国的生动符号——现代竹建筑

◆冷予冰

0 引言

竹文化渗透于中国传统文化的方方面面，北宋著名文学家苏轼的名言“宁可食无肉，不可居无竹”，体现了竹在中华文明中兼具的实用价值和文化传承价值。面对全球绿色建筑日新月异、我国绿色和高质量发展方兴未艾的发展机遇，富有中华人文内涵的现代竹建筑，正在也必将在生态城市、美丽乡村和“一带一路”建设中占据重要地位，并发挥其独特影响与作用，成为美丽中国的生动符号。

建筑业对全球可持续发展和应对气候变化有重要的影响，在发展绿色环保生态建筑的背景下，我国作为拥有全球最丰富竹林资源和最深厚竹文化底蕴的国家，在推动竹建材和竹建筑的发展上做出了诸多努力，取得的进步和经验值得肯定。2021年1月25日习近平主席在世界经济论坛“达沃斯议程”对话会中提出，“中国将继续促进可持续发展，加强生态文明建设，确保实现2030年前CO排放达到峰值、2060年前实现碳中和的目标”。竹材是低碳可再生的生物质材料，具有可再生易降解、强重比高、轻质抗震等优点，且导热系数小、保温隔热性能好、内部温湿环境舒适，装配化程度高、建造快，是绿色建筑和装配式建筑的重要类型之一。竹建筑的不可替代性和圆竹在使用中的不足

我国是世界上最主要的产竹国，竹材种类、竹林面积、蓄积和产量等均居世界首位，据第八次全国森林资源清查（2009—2013年）数据，我国竹林面积总计601万公顷，占全世界竹林总面积的19%，主要集中在浙江、江西、安徽、湖南、湖北、福建、广东、广西、贵州、四川、重庆、云南等省、市和自治区。长江以南的江西、福建、湖南和浙江四省出产最多，以毛竹为主，约占全国竹林总面积的60.7%。丰富的竹资源使得在我国推广现代竹建筑具有天然优势和较大潜力。

圆竹建筑在我国乃至世界范围内有悠久的使用历史，在浙江河姆渡遗址和四川金沙遗址中均出土了我国早期的竹结构房屋。我国湖南湘西吊脚楼、西南地区傣族民居“干阑式”竹楼是传统竹建筑的代表。在福建土楼墙体中也普遍采用竹材作为拉结材料增强墙体的整体性能。竹材至今依旧是我国多层建筑施工或维修时选用的脚手架主要材料之一。圆竹虽然具有天然环保的特性和深厚的资源优势，但其物理性能不够稳定、易干裂，未经处理的竹材易受虫蛀、腐朽和霉变的损害，耐久性能普遍不佳，且单根圆竹承载力不高、节点连接复杂、易发生劈裂破坏，导致其在建筑工程中的应用受到诸多限制。截至目前，圆竹仍难以满足现代建筑业对材料的要求。

1 对竹材做改性重组及其成效

研究人员从20世纪70年代开始尝试利用现代胶合工艺对圆竹进行改性重组，制成符合现代建筑业需求的规格材料。当前应用较广的工程竹材包括胶合竹、重组竹、竹席胶合板、竹席竹帘胶合板、竹材刨花板、竹篾层积材等，其中典型的建筑用工程竹材包括胶合竹、重组竹等。

胶合竹又称竹集成材，是以定宽精刨竹片为构成单元，按顺纹组坯经热压胶合而成的板材或方材，胶合竹中保留了圆竹的竹片单元，其材性与圆竹自身的材性相关性很大。重组竹则对竹材的加工更加深化，是以竹丝束为构成单元，浸渍水溶性酚醛树脂，干燥后按顺纹组坯、经热压胶合而形成的板材或方材。工程竹材生产工艺的成熟实现了对竹材利用的突破，与圆竹相比，工程竹的物理性能更加稳定、力学性能显著提升、耐久性能得到改善，且克服了圆竹的材料缺陷和尺寸变异性，将其用于工程承重结构有很大的发展空间。现代竹结构建筑在保留生态绿色的基础上实现了标准化与现代化，符合绿色低碳建筑和建筑工业化的行业发展需求，有广阔的市场应用前景。

现代竹结构建筑出现的时间不长，在全世界范围内均处于探索阶段，随着越来越多的研究机构加入研发队伍中，以及生产加工工艺的不断创新发展，近年来涌现了一批精美的现代竹结构建筑，如昭君博物馆、牛背山青年旅社等，其特有的建筑语境充分展示了“竹”在中国现代建筑中所代表的精神属性和文化属性。图1为现代竹结构的示范建筑。

图1 现代竹结构示范建筑

根据国内外研究人员的研究结果，各类胶合竹产品的密度为600～10 00 kg/m，含水率为8%～12%，抗压强度多在40～60 MPa，抗拉强度多在90～140 MPa，抗弯强度多在90～120 MPa，抗弯弹性模量多在8 000～12 000 MPa，受压和受弯破坏表现出较好的塑性性能，材料强重比高于钢材，是一种综合力学性能很好的建筑材料，可用于梁、柱、板等主要受力构件。重组竹的各项物理力学性能与制备工艺及竹材品种密切相关，在目前的生产工艺下，根据国内外研究人员的测试结果，重组竹的密度为1 000～1 250 kg/m，含水率为8%～10%，抗压强度多在50～80 MPa，抗拉强度和抗弯强度可达120 MPa以上，甚至高达250 MPa，抗压和抗弯弹性模量多在12 000～13 000 MPa，综合力学性能优异且稳定。

2 提升性能，让竹建筑在生态文明建设中再放异彩

竹材作为一种可燃的生物质材料，耐久性能和防火性能始终是关注的重点。

工程竹材经过蒸煮、干燥或改性重组等生产工艺，其耐久性能要优于未经处理的圆竹，但其内在的纤维素、半纤维素和木质素等生物质成分，在自然环境下受光照、潮湿等气候条件影响，依旧存在耐久性问题。目前对各类竹产品耐久性能的评价多参考木材相关的实验室试验方法和野外试验方法，进行自然或人工加速老化性能试验、天然耐腐试验和防霉试验，通过材料老化或腐蚀霉变后外观、物理力学性能劣化程度来评价其耐久性能。目前的研究成果表明，工程竹产品受自然条件影响会发生不同程度的老化，总体来说重组竹的耐久性能优于胶合竹。在耐腐性能上，重组竹经过高温干燥和酚醛树脂的浸胶处理，耐腐性能基本达到强耐腐等级；而胶合竹中竹纤维与胶黏剂的粘结面积较小，胶合竹素板对腐菌的抵抗能力较差，防腐处理是必要的。

在防火性能方面，与木材类似，竹材也具有可燃性，在高温和火灾下吸收热量温度升高，材料中的水分蒸发，含水率的改变以及材料本身的分解和炭化引起材料物理力学性能的改变。目前的研究成果表明，胶合竹的炭化性能与常用软木（花旗松）类似，重组竹的炭化性能与常用硬木（菠萝格）类似，重组竹的炭化速度小于胶合竹。总体来说，工程竹材的耐火性能略优于常见建筑用针叶材。

由于目前工程类标准和规范体系的不完善，同时工业化生产规模有限，价格上还不具有明显的竞争优势，中国的现代竹建筑产业仍面临很多挑战，但也存在很多机遇。鉴于竹建筑在消除贫困和改善民生、发展绿色经济、应对气候变化等方面发挥的独特作用，以及其特有的文化属性，中国现代竹建筑产业的健康发展可以为落实2030可持续发展议程、建设美丽中国做出独特的贡献。