现代竹结构的研究现状和展望（上篇）(2)

　　我国森林资源形势严峻，竹材资源相对丰富，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。早在20世纪50年代，中国许多学者［5］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［6］。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［7］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［8］。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。研究表明，现代竹结构建筑通过采用先进的生产技术、科学的研究、工业化的规范制作技术以及材料科学的应用，比原生态的竹材作为建筑材料能更大程度地利用竹材。

　　2.2.2胶合竹材的物理力学性能研究

　　近年来，针对胶合竹材力学性能的研究受到了国内外学者们的关注。哥伦比亚学者Correal和Lopez通过试验发现胶合竹材的力学性能完全能媲美优质的结构用木材。陈士英等的研究表明，竹材刨花板具有良好的抗蠕变性能，其蠕变规律类似于Yeh等人的研究成果［9］。于文吉等则探讨了热压压力、施胶量、竹龄和组坯方式对胶合性能的影响［10］。曾竞谊对胶合竹梁进行了疲劳试验与静载破坏试验，结果表明:胶合竹梁具有良好的抗疲劳性能［11］。

　　费本华对竹材结构连接件的承载能力进行了静载试验，表明连接件不仅具有很高的强度、刚度和延性，还拥有较好的整体受力特征，能提供可靠的剪力传递［12］。盛素玲、朱建新则对竹结构建筑的可呼吸性保温隔热围护进行了研究，分析了采用“壁工法”建成的竹结构房屋的保温隔热性能［13］。朱一辛等对木竹重组材的开发前景、抗弯性能与水平剪切性能等进行了一系列的研究［14－16］。张晓东利用有限单元法对木竹复合层合板的力学性能进行了分析［17］。

　　此外，陈绪和等对竹材人造板节点与木节点进行分析，发现竹节点除了具有良好的强度性能外，还具有很好的延性，当荷载到达极限时，竹节点不会发生劈裂，竹材梁构件不易发生瞬间破坏［18］。

　　湖南大学现代竹木及组合结构研究所对轻型框架竹结构的抗震性能进行了研究，理论分析了竹结构建筑的抗侧力系统［19］，并进行了足尺模型的振动台试验和推覆试验［20］，对竹结构建筑的动力特性进行探讨，明确其破坏机理，研究其变化规律等。南京林业大学的魏洋等也对采用不同形式的竹结构房屋的抗震性能方面做了研究［21］。

　　国内外近年来对竹结构进行了许多方面的研究，但通过分析以往文献可知，尽管对竹结构方面已开展了广泛的研究，却仍存在一些不足之处，主要表现在:1)相对于钢结构和混凝土结构，现代竹结构不管是材料还是结构的性能研究都不够深入，并没有提供相对可靠的计算公式和研究理论;2)试验试件的数量较小，纵观近些年的研究，试验所采用的样本数量较少，无法提供大量的、系统的试验数据;3)研究理论的适用性不足，考虑到胶合竹材的种类较多，且没有一个相对统一的材料标准，建立统一可靠的设计理论还有待加强。

　　2.3现代竹结构的应用

　　2.3.1装配式竹结构板房

　　在北美等地，诸如施工工地用房等临时性建筑大多采用木结构活动板房，有些也被用于使用期长达数年的学校教室。在我国，临时活动板房大多采用轻钢泡沫填充墙体系。尽管轻钢板房具有质量轻、装配方便的优点，但在防火性、安全稳定性、隔声以及保温性方面表现差强人意。肖岩课题组开发的装配式竹结构板房［2，22］不仅具有轻钢板房的优点，而且能弥补其不足之处。装配式竹结构板房可在工厂进行标准化批量生产，并完成结构构件部分的设计和加工，运达地点后便可利用螺栓等连接件将结构的各个构件快速装配完成(图2)。同时，竹结构板房的抗火性和安全稳定性要明显优于轻钢板房。

　　肖岩课题组曾进行过装配式竹结构板房的受火试验［23－24］，通过火灾动力模拟软件对足尺的装配式竹结构板房以及相同尺寸的轻钢板房进行分析，试验表明:竹胶板在受火一段时间后，表面开始碳化，能有效阻止火焰的蔓延，使得材料的内部仍具有一定的强度和刚度，提供给内部人员逃生的可能;而在同样的受火情况下，由于钢材的热传导性，使得整个结构迅速升温、软化、坍塌，轻钢板房的破坏时间要远短于竹结构板房，且内填充的泡沫塑料燃烧后产生大量毒气。

　　2.3.2竹结构房屋

　　现代竹结构建筑也可应用于永久房屋，其优点类似于北美的轻型木结构房屋，但由于我国木材资源稀少，使用竹材更加适合我国的国情。2004年，在世界竹藤组织(INBAＲ)和中国林业科学研究所的支持下，将结构用竹材人造板用于建造云南一所小学的校舍［18］(见图3)。杨云芳等也对竹集成材建造房屋的技术进行了研究，探讨了房屋基本形式、构造和技术难点，阐释了竹集成材建筑在使用功能、设计建造以及经济方面的优势［25］。

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