一、项目研究意义

1、建筑竹材的优势

竹材作为一种新型的建材，其对于传统建材的优势在于：1、更环保,竹材生长时间只有木材的十分之一,砍伐后具有可持续的再生长特性,更符合现代经济中的低碳理念。2、更坚韧:竹材比木材更坚硬密实,抗压抗弯强度更高。3、更美观:竹纹清晰、板面美观、色泽自然、竹香怡人,质感高雅气派。4、更耐用:竹不积尘、不结露、易清洁,避免了螨类细菌的繁殖,免去虫蛀之扰。5、更舒服:竹能自动调节环境湿度并抗湿,导热系数低,具冬暖夏凉的特性。^[1]竹材的力学性能图表1所示。

表 1 竹材和常见的建筑用木材的力学性能

材料名称	抗压 抗拉 强度/MPa 强度/MPa	抗弯 强度/MPa	拉伸 弹性模量/GPa	密度/( kg#183;m － 3 ）
毛竹 66.4 185.0 151.8 12.3 740 竹集成材料 59.9 125.4 125.4 12.9 1000 格鲁斑胶合竹材 51.0 99.0 99.0 10.3 800 落叶松 57.6 113.3 113.3 14.5 517 杉木 32.0 60.7 60.7 9.3 289

可见，作为建材，竹材有自身独特的优势。

在竹材人造板发展初期，主要被用于车辆底板、混凝土模板、集装箱板^［2］等。

早在20世纪50年代，中国许多学者^[3]就对竹材开展了研究，为现代竹结构的研究奠定了一定的基础。随后，在竹材的加工工艺上进行了一系列的探索，发明了竹材人造板。通过将原竹材加工成长条、去除内节、干燥、浸胶、组坯、热压、锯边等工序，将竹材加工成竹材人造板使用^[4]。随着技术的发展，不断创新出竹席胶合板、竹帘胶合板、竹片胶合板、竹碎料板以及竹木复合板^[5]等。

在此基础上，肖岩课题组发明了一种具有特定的纤维排列方式、且经过特殊工艺加工的格鲁斑胶合竹材^［6］。该胶合竹材可以根据结构需要设计纤维排列方式和配比方式以及构件形式。

2、综合国情

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，竹木结构房屋建筑成为一个新热点。

2005 年 11 月 29 日，国务院办公厅转发国家发改委、科技部、建设部、铁道部、环保总局、林业局等12 个国家部门联合发布 《关于加快推进木材节约和代用工作的意见》，指出当前我国需要找到一种合适的建筑材料以取代木材^［7］。

2008年5月12日发生在中国四川汶川的里氏震级8.0 级特大地震，大量砖混结构的墙体倒塌，预制楼板坍落，导致大量的人员伤亡，受灾民众无家可归，这突出暴露出我国中小城市及农村住宅抗震性能差^[8]，房屋设计中最应当避免的坍塌所造成的危害严重，灾后重建工作量巨大。因此，一方面在城镇及新农村建设中，迫切需要开发更为合理的住宅体系，提高城乡住宅的抗震能力；另一方面，

图1 抗震安置临时教室在广元市北街小学投入使用

更为迫切的是开发出低成本的新型快速装配抗震房，供安置灾民紧急之用。当时的湖南大学土木工程学院肖岩课题组，在自主研发的已有专利技术基础上紧急研发出现代竹结构抗震安置房及临时教室，并投入灾区使用。之后的事实也说明，竹结构房屋的优势尽显，比较适合我国地震多发区。

竹材是我国重要速生、可再生森林资源，我国是世界上主要的产竹国家，约42属，500余种^［9］。据全国第七次森林资源清查统计显示，我国现有竹林面积538.10万公顷，其中毛竹林386.83万公顷，杂竹林151.27万公顷。在地球表面森林面积逐年减少的形势下，竹林日益扩大^［10］。

3、研究现状

现今，国际上竹结构研究热门地区主要集中在西欧，南美和东亚。

日本需着重提一下。总所周知，日本处于环太平洋地震带，地震多发。不过每次地震后，日本的建筑损失几乎为零，最主要的原因日本绝大部分建筑采用竹木结构。2002年该国立法推进可持续使用的环保建材后，相关研究启动，基本以原竹结构^[11]和胶合竹相关构件研究^{[12, 13]}为主，其整体研究仍附属于木结构。日本在竹材利用的整体研究上处于世界领先水平，与竹材相关的专利数位居世界第一^[14]。

我国对于竹结构的建筑利用历史则更为悠久。湖南湘西的吊脚楼，西南傣族的”干阑式”竹楼，都是我国竹结构美感与实用的典范。而对于现代竹结构的研究，我国依然是较早的。不过更多的是建国后，百废待兴，以及建筑设计^{[15, 16]}规范逐渐健全，刺激竹结构建筑的进一步研究。

早在20世纪50年代，中国许多学者^［17］就对竹材开展了研究，为现代竹结构的研究奠定了一定的基础。随后，在竹材的加工工艺上进行了一系列的探索，发明了竹材人造板。通过将原竹材加工成长条、去除内节、干燥、浸胶、组坯、热压、锯边等工序，将竹材加工成竹材人造板使用^［18］。随着技术的发展，不断创新出竹席胶合板、竹帘胶合板、竹片胶合板、竹碎料板以及竹木复合板^［19］等。

2009年3月，第一座现代竹结构别墅样板房建成并投入使用。该幢别墅采用肖岩课题组自主创新的现代竹结构建造施工技术和格鲁斑胶合竹专利技术建成，其结构设计参考北美木结构房屋设计标准，按8度地震设防设计。至今，竹结构别墅的使用状况良好，在外观上与一般别墅毫无差别，但身处其中，其竹材的天然保温隔热性能使得房屋的居住舒适度远高于其他建筑并能降低住宅能耗，实现低碳环保。之后，南京林业大学张齐生等也设计建造了基于重组竹的现代竹结构别墅^［20］。

肖岩课题组在长沙梅溪湖公园设计建造了一栋竹结构大型空间框架体系用作公园的公共设施。如图2所示该建筑采用空间梁柱体系，最大的大梁长度为 15. 5m，悬挑7 m，梁柱节点采用钢螺栓辅以节点连接板连接，保证了复杂的空间梁柱节点连接的传力可靠性^［21］。

图2 竹结构框架体系设计示意

4、总结

如上所述，随着社会的进步和经济的持续发展，”绿色建筑”是必然的选择，开发新型材料、创新结构体系，在一定范围内取代钢和混凝土作为主要建筑材料和结构形式使用，这成为2l世纪土木工程领域创新与变革的方向。本课题的研究属于胶合竹结构领域，这是目前国内外竹结构研究的重点^{[22, 23, 24]}。

参考文献

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[2] 李霞镇，钟永，任海青．现代竹结构建筑在我国的发展前景［J］．木材加工机械，2011，47(22) : 44－47．

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中南林业科技大学学报，2010(10):112－116．

[4] 孟凡丹，于文吉，陈广胜．四种竹材人造板的制造方法和性能比较［J］．木材加工机械，2011(1):32－35．

[5] 江泽慧，常亮，王正，等．结构用竹集成材物理力学性能研究［J］．木材工业，2005，19(5):22－24．

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[7] 中国网.国务院办公厅转发国家发展改革委等部门关于加快推进木材节约和代用工作的意见.http://www.china.com.cn/chinese/PI-c/1073613.htm

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[22] SHARMA B, GATOacute;O A, BOCK M, et al. Engineered bamboo for structural applications[J]. Construction and building materials, 2015, 81: 66-73.

[23] 肖岩, 单波. 现代竹结构[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2013.

[24] 赵辰. 工业竹材，应该真正提倡的生态型建筑用材[J]. 城市环境设计. 2015, Z1.

一、项目研究意义

1、建筑竹材的优势

竹材作为一种新型的建材，其对于传统建材的优势在于：1、更环保,竹材生长时间只有木材的十分之一,砍伐后具有可持续的再生长特性,更符合现代经济中的低碳理念。2、更坚韧:竹材比木材更坚硬密实,抗压抗弯强度更高。3、更美观:竹纹清晰、板面美观、色泽自然、竹香怡人,质感高雅气派。4、更耐用:竹不积尘、不结露、易清洁,避免了螨类细菌的繁殖,免去虫蛀之扰。5、更舒服:竹能自动调节环境湿度并抗湿,导热系数低,具冬暖夏凉的特性。^[1]竹材的力学性能图表1所示。

表 1 竹材和常见的建筑用木材的力学性能