欢迎光临散文网 会员登陆 & 注册

用竹子来做建筑力学性能适合吗?传统的建筑有些是用竹子做的?

2023-02-26 19:39 作者:仙人老K  | 我要投稿

竹材与木材同属于非均质体,力学特性表现为非等向性材料,其物理力学性能相较木材也有很多优势,顺纹抗拉能力强(约 208MPa),一般约大于木材(约 107MPa)的两倍左右,由于径向竹纤维分布的不同,

竹片横截面纤维数量分布图


形成了沿竹壁由内向外抗拉强度递增的现象,竹青部分抗拉强度约为竹黄部分的 5 倍,竹子外层的抗拉强度也高于内层 ;

外层抗拉强度为 200~250MPa、内层抗拉强度为150~200MPa,竹材的高强性能使得它在结构工程中具有很高的应用价值,特别是轻质高强的性能在建筑中能够减轻建筑的自重,使建筑更加轻盈;

竹材顺纹抗压强度,但受含水量的影响较大,含水量越高,竹材顺纹抗压能力越低,同样,竹青部分抗压能力强于竹黄部分,竹材与木材、钢材、混凝土的硬度、强度对比如图所示。

竹材与其他材料的硬度对比
建材生命周期对环境的影响

竹材的力学可塑性比木材,凭借良好的弹性和韧性再结合现代建筑结构技术,可以创造出各种丰富的建筑形态和空间 。竹材导热性较好(导热系数为 6),稍差于木材(导热系数为 3),但要优于玻璃(导热系数为 10)和钢材(导热系数为 12),具有良好的绝热、吸声性能  。

竹材为低污染、低碳、节能环保、可持续发展的有机材料,无论是原竹还是竹复合材,在建筑使用期过后都可以回收再利用,或回归自然而不产生污染,相比于钢筋混凝土建筑竹材对环境的负荷很小。

研究数据表明,竹子固定二氧化碳的能力是其他数目的 30 倍以上,对固碳给氧、改善气候变暖有很好的效果,在一定程度上缓解我国森林资源消耗严重带来的环境问题  。

传统原竹建筑技术要求低,加工技术比较简单,结合榫卯连接、捆绑等传统建造手段便可实现兼具良好抗震性能的竹建筑的建造。竹材的多功能性及丰富的表现力为建筑材料的选择提供了更多可能性,经济快速的建造实现了费用成本与时间成本的双赢。

捆绑式节点

原竹中空且尖削度大,杆件加工大多需要人工加工,很难进行工业化生产,标准化、规范化程度低,节点连接可靠性很较难保证。由于竹材中含有很多糖类、淀粉和蛋白质等丰富的有机物质,在南方 4~9 月潮湿季节,竹建筑很容易受到霉菌及虫蛀的威胁 。

另外,暴露在外的竹材在风吹日晒雨淋的作用下也容易损坏;同时,原竹建筑防火性能较差,特别是原竹空腔受到高温炙烤很容易爆裂,干湿变化剧烈也会导致原竹开裂,从而破坏了竹材的整体性。

作为天然的梯度复合材料,其力学特性也较复杂,竹节和竹间具有不同物理力学特性,在原竹不同高度、不同竹龄、竹壁的不同方向(径向、切线方向、顺纹方向)上的物理力学性质也不同 ,这为受力合理的竹建筑形体造型处理带来了一定的困难。

在自然灾害中,进一步证明了竹材是一种安全的建筑材料,即使是在城市环境中也是如此。例如,在哥伦比亚大地震中,瓜多竹建筑成功的吸收震动,而混凝土建筑却破裂坍塌。

竹材正在成为一种广受关注的木材替代品,它的广泛使用有助于防止森林遭到过度采伐。


用竹子来做建筑力学性能适合吗?传统的建筑有些是用竹子做的?的评论 (共 条)

分享到微博请遵守国家法律