1概況竹子在食品、房屋、家具等許多領(lǐng)域的應(yīng)用歷史悠久。在許多國(guó)家，竹子以多種方式得以巧妙利用，一生都可為人類服務(wù)。竹子是房屋建造最古老的建筑材料之一，作為品質(zhì)優(yōu)良的建筑材料，竹子比較便宜，且容易加工。近年來(lái)，竹子作為房屋建筑材料的重要性逐漸得到人們的關(guān)注。在亞洲，許多低收入家庭利用竹子搭建房屋構(gòu)架，即便使用其它材料，竹子也是建筑單元的主要組成部分。其可以制成房屋的屋頂桁架、檁子、椽子、柱子、地板、墻體、門窗等各種部分，有時(shí)為了隔聲的需要可以結(jié)合水泥、石膏等材料。竹子建筑除了環(huán)保外，還具有造價(jià)低、便于安裝的優(yōu)點(diǎn)(見圖5、6)。在中國(guó)和日本的文化中，竹子具有重要的地位。
竹子剛勁、清新、生機(jī)盎然、蓬勃向上的特點(diǎn)被看作是做人的重要品質(zhì)，因此，竹子在建筑、家具及日用品中更多的體現(xiàn)其文化涵義。在東南亞，竹子幾乎覆蓋了泰國(guó)、印尼的鄉(xiāng)間和很多太平洋小島，孟加拉國(guó)90％的農(nóng)村房屋都是用竹子建造的；在南美洲，本土適合建造用的竹子Guadua建成的房屋很受歡迎，在哥倫比亞的安第斯山地區(qū)，竹子被用來(lái)建造結(jié)構(gòu)柱或者劈裂制成板條，用來(lái)覆蓋在墻體表面、天花板和地板上，大多數(shù)的竹子還被用作腳手架或者混凝土的模板∞j。
2我國(guó)的傳統(tǒng)竹子建筑我國(guó)在2 000多年前，竹子就已用于民間房屋的建造，迄今南方各省仍多采用竹子建造一些半永久性或臨時(shí)性的房屋、棚舍等。竹子在江南民居建筑中一般做夯土墻的骨料使用，可以使夯土墻更加堅(jiān)固耐用，也可以把竹子剖成長(zhǎng)條編成竹笆作為圍墻、外墻，竹子還可以編織成窗間墻的防護(hù)網(wǎng)、護(hù)墻板或者做成框釘竹條用作護(hù)窗板b]。
在云南，傣家竹樓屬熱帶雨林竹樓形式，包括德宏、景頗、西雙版納一帶。傣族民居以木柱承重，四周圍竹墻，為了通風(fēng)和防潮，房屋整個(gè)架空。竹構(gòu)架歇山頂，坡度很大，屋面覆以小平瓦或排草。濕熱帶的太陽(yáng)眩光很強(qiáng)，所以墻體不能開窗，但又要保證通風(fēng)。竹編的墻透光柔和，既排除了眩光又可以通風(fēng)Mj。景頗族的竹樓是長(zhǎng)脊短檐、架空低矮的干欄式建筑，竹樓的架空高度很低，一般距地面約50cm，高的也不超過(guò)l m，竹屋兩側(cè)的竹編墻體上部略向外傾，覆蓋脊長(zhǎng)而檐短的倒梯形雙坡屋頂o¨。
從結(jié)構(gòu)上看，景頗民居采用的是縱向承重構(gòu)架。三列縱向設(shè)立的竹子可依家庭大小延長(zhǎng)擴(kuò)展，柱與柱之間無(wú)橫向的聯(lián)系構(gòu)件。另外，承重的柱子與架空層、居住層、圍護(hù)的墻體三者之間也是相互獨(dú)立、自成一體的，4．3現(xiàn)代竹子建筑現(xiàn)代竹子建筑根據(jù)不同的需求，主要分為3類。
一是廉價(jià)的實(shí)用房屋，主要針對(duì)解決貧困地區(qū)的居住問(wèn)題，這類住宅建筑以低造價(jià)為前提，對(duì)技術(shù)的要求低對(duì)竹材的需求量很大。如東南亞的大部分地區(qū)以及南美的一些國(guó)家，目前仍然有大量竹制房屋。二是臨時(shí)性建筑，如用于臨時(shí)展覽或休憩用的竹屋，這類建筑要求建造快捷、拆裝方便、且造型精美。具有代表性的例子就是由哥倫比亞建筑師西蒙·韋雷(Simon velez)為漢諾威世博會(huì)主持設(shè)計(jì)的zERI廳，以及建于哥倫比亞，由Jorg sta姍設(shè)計(jì)的跨度約為45 m的竹橋(見圖9)。在我國(guó)的臺(tái)灣南部，使用竹子也有很悠久的歷史，隨著時(shí)代的發(fā)展，又把竹子靈活地應(yīng)用于現(xiàn)代房屋中，例如竹子建造的公廁(見圖10)、辦公室等。三是比較奢侈的別墅、茶室等。這類建筑追求的是竹子所體現(xiàn)的頎長(zhǎng)挺拔以及樸素內(nèi)斂之美，建筑構(gòu)件精致考究，造價(jià)較高，但隨著技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)精神美的更高追求，這類高品質(zhì)的竹子建筑的發(fā)展空間也是很大的。典型例子是隈研吾設(shè)計(jì)的位于長(zhǎng)城腳下的公社竹屋。隈研吾之所以選擇竹子為材料，如他自己所說(shuō)，“既然它在中國(guó)與日本文化中具有獨(dú)特涵養(yǎng)，我們盡可能使用竹子”。
這充分體現(xiàn)了竹子在中國(guó)和日本文化中的重要地位。竹子排布的密度與直徑，提供了各種不同的空間分割，利用這些特性，隈研吾設(shè)計(jì)了一面竹墻，就像長(zhǎng)城一樣沿著基地斜面的一層竹子，將長(zhǎng)城的特質(zhì)運(yùn)用到居住行為上。這樣一來(lái)房子被稱作“墻”而非“房屋”(4．4竹構(gòu)件的連接竹子自身具有很多優(yōu)點(diǎn)，如前面已經(jīng)提到的，它是一種便宜，生長(zhǎng)迅速的植物，其優(yōu)越的物理性能使圖10外掛竹墻公廁圖11隈研吾設(shè)計(jì)的竹屋之成為很好的建筑材料。但是在竹子建筑中，連接部分是竹結(jié)構(gòu)的一個(gè)難點(diǎn)。因?yàn)橹褡颖旧硎菆A筒形的，圓形的交接在節(jié)點(diǎn)處比較困難；另外竹纖維是縱向生長(zhǎng)的，這樣竹子很容易在縱向破裂；竹子表面很光滑而且堅(jiān)硬，捆綁材料很難固定住。目前常用的一些連接竹結(jié)構(gòu)的方法可以比較好的解決這一難題。
1)捆綁連接法捆綁連接法是最常見的連接方法，用傳統(tǒng)的自然植物連接，如椰子的纖維、棕櫚葉、樹的內(nèi)皮和竹藤等。捆綁之前將藤條在水中浸泡一下，藤條在干燥后會(huì)收縮變緊，從而捆綁的更牢固。橫梁末端和綁帶起到了傳遞受力的作用，如果捆綁得不夠緊，橫梁很可能會(huì)在孔洞里裂開。
2)榫卯(螺栓)連接法具有次級(jí)連接元素的構(gòu)件經(jīng)常用于與繩索的上下連接。在這種連接方法中，作為螺栓的構(gòu)件負(fù)責(zé)傳遞拉力與壓力。在木構(gòu)件中，這種連接由榫卯來(lái)完成。金屬螺釘是穿孔材料，如果竹材不夠新鮮，竹子就很容易被楔形的螺釘劈裂，因此要選用砍伐后不久的竹材穿孔，另外穿孔不能太靠近竹子的端部，否則竹子會(huì)很容易裂開4．5實(shí)例分析——zE砒廳1)背景哥倫比亞的建筑師西蒙·韋雷致力于竹建筑的研究已經(jīng)很多年，是這方面的專家。他設(shè)計(jì)了大量?jī)?yōu)秀的竹子建筑，這些作品包括住宅、觀光塔、鄉(xiāng)村俱樂(lè)部甚至馬廄。
zERI廳是西蒙·韋雷為了2000年漢諾威世博會(huì)而設(shè)計(jì)的，它代表了(Zem Ernissions Research&Initiatives，zERI)的宗旨——可持續(xù)發(fā)展，另一個(gè)目的是為了推動(dòng)竹子在南美洲作為建筑材料的應(yīng)用。
該建筑的建筑面積2 150 m!，其中地面1 650 m2，一層的展廳500 m2(見圖14～16)。
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2)方案zERI廳為圓形架構(gòu)建筑，主要靜力結(jié)構(gòu)的構(gòu)成單元由2個(gè)斜柱及其支撐的2個(gè)懸臂梁組成。在這個(gè)圓形放射狀平面上每個(gè)軸線上有2個(gè)支撐橫梁，橫梁在最高處形成1個(gè)圓環(huán)。lO對(duì)上述的基本結(jié)構(gòu)單元按照?qǐng)A形規(guī)律布置，構(gòu)架上還有一些為了減少跨度而設(shè)置的支撐結(jié)構(gòu)。支撐結(jié)構(gòu)不把荷載直接圖14 zElu廳外觀圖15框架示意圖16受力示意傳遞到斜柱上，而是將荷載轉(zhuǎn)化成柱與柱之間的相互擠壓。為了避免斜柱折斷，減少斜柱的長(zhǎng)度，在整個(gè)建筑的中間高度位置加入了旋轉(zhuǎn)展廳。
該建筑屋頂呈lO邊形，向外懸挑7 m。屋頂平面的直徑為40 m，屋脊處高度為14．5 m，屋面排水槽處高度為7 m。屋面材料為9 mm厚的瓷磚貼面，由竹子加固，下鋪3 cm的水泥砂漿。砂漿和下面鋪的金屬卷材一起將屋頂?shù)暮奢d傳遞到椽子上，椽子之間的距離較近，由它們將荷載向下傳遞給梁和柱(見圖17、18)。
外圈的斜柱由6根圓木綁成，里圈的由4根綁成，它們是由紐紋條和扁鋼連接的。不論里圈還是外圈，斜柱只有2棵圓木直接與基礎(chǔ)接觸，其它的圓木都是用來(lái)增加硬度和彈性的。里圈的斜柱下部是圓型基座，外圈的斜柱下接單個(gè)的基座，由基礎(chǔ)梁相互連接。
3)連接方法①A型——水泥砂漿埋螺紋桿從內(nèi)部打穿豎向竹子2～3個(gè)柱子節(jié)兒，插入螺紋桿，再?gòu)耐庾⑷胨嗌皾{將其固定。橫向竹子在垂直方向打一個(gè)穿孑L，串在螺紋桿上。螺紋桿伸出來(lái)的末端，至少要有一個(gè)螺母和圈墊擰在上面，最后在向橫向竹子注入水泥砂漿。
②B型——鋼條螺栓，水泥固定首先把橫向放置的竹子豎向打孔，螺紋桿從這些孔中拉出來(lái)。第2根垂直放置的竹子外側(cè)固定了鋼條，鋼條繞過(guò)橫向竹子，擰在剛才拉出來(lái)垂直螺紋桿上。鋼條像根皮帶將2根竹子拉在一起。橫向竹子上被鋼條搭上的那節(jié)必須灌入水泥砂漿，否則鋼條一緊，竹子就會(huì)被勒劈。
③2種連接方式的評(píng)估根據(jù)FMPA斯圖加特(一家專門測(cè)試材料的機(jī)構(gòu))的實(shí)驗(yàn)，A型連接基本沒(méi)有什么錯(cuò)位，在螺紋桿連接處連接竹子的時(shí)候，曾出現(xiàn)竹子破裂。最大的荷載為70 kN。B型連接有1．5 mm的錯(cuò)位，不過(guò)可以承受140 kN，是上一種的2倍之多。竹子的破裂發(fā)生在給鋼條鑿孔和對(duì)竹子進(jìn)行切割的時(shí)候。
6局限及解決辦法1)壽命有些竹子的淀粉含量比較高，在收割后很快就會(huì)被昆蟲和霉菌侵蝕，破壞了竹子的強(qiáng)度和聯(lián)接。
在熱帶雨林中，沒(méi)有經(jīng)過(guò)防腐處理的竹子建筑的預(yù)期壽命是3．5年，很少有壽命超過(guò)15年的，因此整個(gè)建筑每隔一定時(shí)間就要重建。
解決辦法：一種傳統(tǒng)的辦法是將竹子烘烤晾干后，快速的用煙熏一下，利用煙里面的木餾油在竹子表面形成一層保護(hù)膜，這樣就可以起到很好的防蛀作用。還有一種方法是在竹子外表面涂上一層熟石灰，這樣可以防止?jié)駳鉂B入，也可以防止霉菌的腐蝕。在印度尼西亞還有一種傳統(tǒng)的辦法就是在竹子涂上焦油后再包一層沙子，待晾干后再刷石灰。
2)連接盡管一些傳統(tǒng)的方法，諸如榫卯和捆扎技術(shù)已經(jīng)使用了上千年。但是這種固定方法的效率并不高，在一定范圍內(nèi)會(huì)有移動(dòng)。由于竹子會(huì)隨季節(jié)性的濕氣變化而膨脹，膨脹率達(dá)到直徑的6％，長(zhǎng)度也會(huì)相應(yīng)縮小，從而使連接處變松弛。
解決辦法：西蒙-韋雷設(shè)計(jì)了一種連接法，即上面提到的螺栓水泥連接法。由于螺栓是一種力量集中型的連接構(gòu)件，所以定在竹片容易引起竹子的開裂，這種方法是在螺栓節(jié)點(diǎn)之間填充固化水泥。有了這種連接法，可以增大竹子建筑的跨度。
3)缺乏設(shè)計(jì)指導(dǎo)和規(guī)范社會(huì)上存在一種普遍的觀念，就是竹子是窮人的建筑材料，竹子建筑被看作是臨時(shí)的避難所。這種觀念導(dǎo)致竹子這種生態(tài)建筑材料的價(jià)值長(zhǎng)期被忽視了。除了傳統(tǒng)的建造方法外，現(xiàn)代只有極少數(shù)建筑師致力于竹子的研究和開發(fā)。因而在竹建筑的設(shè)計(jì)方面缺乏相應(yīng)的指導(dǎo)和規(guī)范，在通常情況下，專業(yè)建筑師在選材時(shí)就很少考慮竹材。
5 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)以上對(duì)竹子的介紹可知，竹子在我國(guó)作為建筑材料被開發(fā)是切實(shí)可行的。目前國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速，大規(guī)模的城鎮(zhèn)建設(shè)消耗了大量能源，也給環(huán)境帶來(lái)了破壞。以可持續(xù)發(fā)展為方針，針對(duì)我國(guó)國(guó)情、建設(shè)采用“就地取材”和“低技術(shù)”的理念是必要的。我國(guó)的竹類資源十分豐富，使用竹子已有幾千年的歷史，從樂(lè)器、家具到古老的“火箭”、造紙、造船、造橋、建造房屋，竹子幾乎可以涉及到各個(gè)領(lǐng)域。但是人們的傳統(tǒng)觀念認(rèn)為以竹子為材料代表了貧窮和落后，這種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)導(dǎo)致了對(duì)竹子的利用只停留在傳統(tǒng)的方法上，技術(shù)落后、產(chǎn)品單一，沒(méi)有更好的挖掘竹子的價(jià)值。
要開發(fā)竹建筑項(xiàng)目，首先要考慮項(xiàng)目實(shí)施的對(duì)象。比如在開放的林區(qū)和生產(chǎn)石材的地區(qū)，人們可以獲得足夠的木材和石材，就無(wú)需關(guān)注竹材的利用。
相對(duì)來(lái)講，竹建筑項(xiàng)目在比較貧困且沒(méi)有資源可供選擇的地區(qū)成功實(shí)施的可能性更大。如果當(dāng)?shù)厝藗円呀?jīng)使用了竹子，那么工作就更容易開展。豐富的竹資源是實(shí)施低成本的首要前提，根據(jù)竹資源清查和年采伐量限額的計(jì)算，可以預(yù)測(cè)可收獲的竹材數(shù)量，并制定相應(yīng)的竹子管理計(jì)劃。另外一個(gè)要考慮的問(wèn)題是項(xiàng)目成本，竹屋的成本由竹建筑的規(guī)模、竹材處理、設(shè)計(jì)、施工及其它材料的使用等因素構(gòu)成。
因此，要根據(jù)使用者的支付能力來(lái)做出合理的房屋設(shè)計(jì)。
在今后，國(guó)內(nèi)應(yīng)該多關(guān)注竹子這種生態(tài)建筑材料的應(yīng)用，應(yīng)該有更多的建筑師從事這方面的研究和實(shí)踐，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，建造出經(jīng)濟(jì)耐用舒適的竹建筑。當(dāng)然，政府的優(yōu)惠政策對(duì)竹建筑地推廣也十分重要，如果得到政府住房政策的鼓勵(lì)或認(rèn)可，大規(guī)模的竹建筑項(xiàng)目就有可能順利實(shí)施。有關(guān)為貧困人口建造住房提供補(bǔ)助的政策環(huán)境是項(xiàng)目成功實(shí)施的重要條件，包括制定建房補(bǔ)助政策、對(duì)建房用地、資金及廉價(jià)建材等審批條件的放寬等。有了建筑師的努力和嘗試及政府的支持，相信這種低造價(jià)、低技術(shù)、無(wú)污染的生態(tài)建筑必將在建設(shè)和應(yīng)用中體現(xiàn)出它的優(yōu)越性。
