竹結構 Bamboo structure
竹結構翻譯 :Bamboo structure
基本定義:
竹結構是指用竹材制成的結構。在中國南方盛產(chǎn)竹材的地方,用竹材建造房屋由來(lái)已久。利用竹蔑編成的竹索做成能跨越20~30米的吊橋,稱(chēng)為竹索橋,這種橋梁在中國的應用也有悠久的歷史。
竹結構建筑是指以竹材為主要材料,應用現代理論制作的結構為支撐的建筑。其結構所用主要材料來(lái)源為竹材,如竹膠合板,是由竹材經(jīng)工業(yè)化加工而成的,適于生產(chǎn)需要,易于形成工程標準。同時(shí),以現代力學(xué)、材料學(xué)、結構設計及試驗學(xué)等現代理論作為支持,使結構具有科學(xué)性和技術(shù)性。
特征:
竹結構建筑常見(jiàn)的結構形式有裝配式、平臺式,此外原竹結構也是常見(jiàn)類(lèi)型。
1.裝配式竹結構建筑
裝配式竹結構房屋是以竹膠合板為結構主材,木材為輔材,制成竹材墻體、屋面和屋架、連接柱和聯(lián)系梁,各構件在工廠(chǎng)生產(chǎn),然后在施工現場(chǎng)按照建筑模數,采用螺栓連為主、釘連為輔,組合成為竹結構房屋主體結構,最后鋪設防水層和安裝門(mén)窗。裝配式竹結構板房的主要材料為竹材,是可再生的天然環(huán)保材料,同時(shí),竹結構板房具有工藝簡(jiǎn)單、施工簡(jiǎn)便、可拆裝重復使用、抗震性能好、保溫隔熱性能良好、防火性能好、室內空氣質(zhì)量符合要求、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn),是一種綠色環(huán)保、節約能源和資源的新型建筑。
裝配式竹結構房屋是湖南大學(xué)現代竹木及組合結構研究所針對我國四川省5·12地震之后,需要大量的災區過(guò)渡安置房而研制的。研究所分別于2008年6月和11月為四川省廣元市南鷹小學(xué)、新民小學(xué)等四個(gè)地點(diǎn)建造了四十幾套裝配式竹結構房屋,作為災區的教室和辦公室使用(如圖1.25(a)、(b)所示),效果良好。同時(shí),課題組還在土木院內建了一間裝配式竹結構房屋作為試驗之用,對房屋的屋架力學(xué)性能、抗震、防火、室內空氣質(zhì)量品質(zhì)等方面進(jìn)行了相關(guān)試驗和測試。
2.平臺式竹結構建筑
輕型竹結構是利用均勻的規格材來(lái)承受房屋各種平面和空間作用的受力體系。輕型竹結構亦稱(chēng)“平臺式骨架結構”,這種建造方法的主要優(yōu)勢在于:結構簡(jiǎn)單和容易建造,樓蓋和墻體分開(kāi)建造,因此已建成的樓蓋可以作為上部墻體施工時(shí)的工作平臺。通常墻體中的竹骨架墻體可以在工作平臺上拼裝,然后人工抬起就位。竹骨架墻體也可以在其他地方預先拼裝好,再搬運到施工現場(chǎng)安裝就位。在平臺式竹結構中,墻體的竹構架由頂梁板(雙層或單層)、墻骨柱與底梁板組成。竹構件可以為墻面板與內裝飾板提供支撐。同時(shí),也可以作為擋火構件以阻止火焰在墻體中的蔓延。
3.原竹結構建筑
原竹是一種形態(tài)美觀(guān)、價(jià)格低廉的生態(tài)材料,設計師們常常將它用于景觀(guān)建筑或表達生態(tài)概念的建筑之中,體現“建筑回歸自然”的設計理念。原竹結構建筑,通常通過(guò)合理的排列和捆扎,加強結構強度,有時(shí)通過(guò)原竹受力彎曲形成的竹拱,承受荷載或形成造型。
位于北京北郊水關(guān)長(cháng)城腳下的“竹屋”就是巧妙使用原竹,讓建筑與自然渾然一體,完美實(shí)現建筑與環(huán)境對話(huà)的較好例子。
2005年的日本愛(ài)知世界博覽會(huì )長(cháng)久手會(huì )場(chǎng)日本政府館就創(chuàng )造性地使用了原竹這種材料。在這個(gè)展館中,截面較小的原竹組合成大截面的柱子用于場(chǎng)館的支撐結構;劈開(kāi)的原竹編織成竹欄用于場(chǎng)館的圍護結構,這種圍護結構不僅形成了建筑獨特的表皮,而且使展館內部既避免日光直射又有良好的自然通風(fēng)。建筑師通過(guò)生態(tài)設計的方法降低了室內溫度的同時(shí),也節約了建筑物內空調運行所需的電力。這座出色的生態(tài)節能建筑通過(guò)應用竹材、竹制瓦屋頂、生物分解性塑料墻壁等環(huán)保材料表達了“減輕對環(huán)境負荷”的生態(tài)建筑內涵。
施工特點(diǎn)
竹結構建筑結構形式多樣,下面以竹集成材房屋建造為例說(shuō)明竹結構建筑的施工特點(diǎn)。
首先,是結構的構架建立,通常選擇板式構架或井干式構架。
板式構架主要由龍骨墻、樓面板、屋面板組成。由龍骨組成的墻可分為承重墻和非承重墻。龍骨墻釘置在樓面底板的結構上,上下層龍骨墻體是獨立的結構單元,在現場(chǎng)制作時(shí),上層的墻體以下一層樓面作為制作平臺,安裝上一層的墻板。龍骨墻由龍骨、基層板、石膏板組成,作為剪力墻剛度大,這使系統能承受較高的垂直荷載。剪力墻與樓板組成有機的整體,共同作用受力,且結構形式構件大部分采用釘子和鐵件連接形成鉸接,使竹材結構房屋的抗震性能優(yōu)于磚石、混凝土結構的房屋。另外,結構構件如墻龍骨、托梁、墊板、屋架等構件可實(shí)現工廠(chǎng)預制、現場(chǎng)組裝,施工簡(jiǎn)單,從而使結構的建造快捷易行、耗費材料少。
井干式構架主要由梁柱組成,建筑的全部重量由梁柱承擔并傳給基礎,柱一直延伸至屋架的頂板處。建筑主要構件的節點(diǎn)通過(guò)各種榫卯銜接,局部接縫處使用暗銷(xiāo),這使各種構件連接咬合緊密,不易松動(dòng),因而其骨架的整體性非常穩定,具有豎向承載力大、抗水平力強等特點(diǎn)。
在施工環(huán)節中,竹集成材房屋建造技術(shù)的難點(diǎn)如下。
(1)基礎和基礎墻的所有尺寸及平整度應精確,這要求基礎施工具有較高的技術(shù)水平,否則,尺寸不準確的基礎將極大地影響房屋結構的規整和水平。另外,基礎作業(yè)還包括基礎墻外部的防潮,基礎墻周邊和其他排水系統的安裝,以及對基礎墻的土方回填。
(2)框架的建造是整個(gè)建筑過(guò)程中極為關(guān)鍵的一步,它由樓蓋、墻體和屋蓋三個(gè)獨立部分組成。在建造框架時(shí),首先將經(jīng)防腐處理過(guò)的地梁板安放在基礎墻的頂部并加以錨固。由于每一部分的施工要通過(guò)構件和連接件的連接,這就要求構件加工要精確,以確保房屋建造的質(zhì)量。
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