結(jié)構(gòu)用的毛竹在中國(guó)南方各地均能種植。一般 4~6年即可成材。毛竹的直徑為10~15厘米,中空呈管狀,內(nèi)有橫膈,壁厚約為直徑的1/10。竹干有節(jié),節(jié)距從根到梢隨直徑減小而增大。竹材的強(qiáng)度主要由管狀纖維支持,一般三根纖維成束,稱(chēng)為維管束。從竹壁內(nèi)側(cè)的竹黃部分到外側(cè)的竹青部分,維管束逐漸密集。
竹材在生長(zhǎng)過(guò)程中,可認(rèn)為是一根受風(fēng)力作用的懸臂梁,與樹(shù)干相似,為了適應(yīng)任意方向的風(fēng)力,竹干呈圓形,但管狀截面則勝于樹(shù)干,將材料集中于應(yīng)力大的外部,并以竹節(jié)的橫膈作加勁肋保證局部穩(wěn)定。維管束隨管壁應(yīng)力由內(nèi)到外逐漸增大而加密。
采用無(wú)節(jié)的竹壁小試件,按木材清材小試件類(lèi)似的試驗(yàn)方法,測(cè)定毛竹的各項(xiàng)力學(xué)性能與伊春海林的魚(yú)鱗云杉比較。除受壓強(qiáng)度毛竹僅為魚(yú)鱗云杉的1.5倍外,其他三項(xiàng)強(qiáng)度均為2倍,但各項(xiàng)彈性模量卻均稍低。木節(jié)、斜紋等天然缺陷對(duì)木材強(qiáng)度的影響很大,可是竹節(jié)反而使受壓和受剪的強(qiáng)度提高,僅順紋受拉強(qiáng)度因竹節(jié)而降低約30%。由此可見(jiàn),竹壁可利用的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于木材。竹材不如木材便于再加工。通常用整竹制作結(jié)構(gòu)。但整竹的截面有限,其承載能力受到限制。
中國(guó)曾對(duì)竹材在建筑中的應(yīng)用作了大量的研究。除測(cè)定竹材的物理力學(xué)性能外,還進(jìn)行了整竹桿件承載能力、螺栓連接及竹屋架的試驗(yàn)。提出了多種形式的竹結(jié)構(gòu)。如填塊抵承連接的豪式竹屋架,可用于一般跨度的房屋;下弦用鋼材的螺栓連接的鋼竹屋架,可用于跨度較大的房屋。竹材干燥時(shí)易開(kāi)裂,當(dāng)裂縫與螺栓連接的受剪面貼近或重合,將降低結(jié)構(gòu)的安全度。竹屋架在節(jié)點(diǎn)處皆通過(guò)螺栓傳力。所以都在螺栓的一側(cè)加薄鋼板作成鋼箍,以保證螺栓連接的正常工作。竹材產(chǎn)區(qū)農(nóng)民自建的竹材房屋皆用竹篾綁扎連接,當(dāng)竹材風(fēng)干收縮后,在連接處發(fā)生松弛,使整個(gè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形,所以這種連接不能用于永久性建筑。竹干材自重輕,便于架設(shè)多層建筑的建造和維修時(shí)的腳手架,所以竹腳手架在中國(guó)曾一度得到大量應(yīng)用。