李詩(shī)曼，楊彩虹

（河北工程大學(xué) 建筑學(xué)院，河北 邯鄲 056038）

綠色建材“竹材”的跨區(qū)域使用
——以北方城市邯鄲為例

李詩(shī)曼，楊彩虹

（河北工程大學(xué) 建筑學(xué)院，河北 邯鄲 056038）

綠色低碳、節(jié)能減排已成為各國(guó)共識(shí)。竹這種綠色建材在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用可展現(xiàn)建筑獨(dú)特的風(fēng)格，表達(dá)綠色環(huán)保的理念，在未來(lái)有廣闊的發(fā)展前景。如何將竹這種具有中國(guó)獨(dú)特韻味的南方建材引入北方是需要探討的問(wèn)題。

竹材；地域性建材；跨區(qū)域；竹膠合板

生態(tài)環(huán)境日益惡化已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和影響城市可持續(xù)建設(shè)的因素。速生或可再生建筑用材是限制能源消耗和資源轉(zhuǎn)換的最有效措施之一[1]。竹這種綠色建筑材料在不同地域的建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用可展現(xiàn)建筑獨(dú)特的風(fēng)格，表達(dá)綠色環(huán)保的理念，體現(xiàn)先進(jìn)的建筑科技水平，展示獨(dú)特的地域特色，在未來(lái)有廣闊的發(fā)展前景。

基于上述要求，在建筑行業(yè)發(fā)展中，環(huán)保建材和資源不斷開(kāi)發(fā)拓展。竹材是一種傳統(tǒng)建筑材料，更是一種具有良好生態(tài)性能的綠色建材，為不同地區(qū)的建筑、裝飾提供了可行條件，也有不同的限制因素，這是造就地區(qū)藝術(shù)風(fēng)格的重要物質(zhì)因素。竹分布廣闊，生長(zhǎng)快產(chǎn)量高，具有低碳生態(tài)、保溫隔熱性好、強(qiáng)度高韌性好的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)潛力和安全性較高。研究表明，建筑建造相同面積，竹子的能耗是木材能耗的 1/3,混凝土能耗的 1/8，鋼鐵能耗的1/50[2]。竹材的廣泛使用有助于減少建造活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的能耗。竹結(jié)構(gòu)構(gòu)件多種組合方式合理傳遞受力，安全可靠，建筑空間形態(tài)新穎，體現(xiàn)出當(dāng)代技術(shù)與人文并重的時(shí)代特征。

一、竹材在注重可持續(xù)大趨勢(shì)下的發(fā)展優(yōu)勢(shì)

關(guān)于對(duì)竹材作為一種建筑用材料，在人類的文明發(fā)展史中早有應(yīng)用，但在現(xiàn)今倡導(dǎo)綠色節(jié)能的大環(huán)境下，對(duì)竹材在建筑中的應(yīng)用又有了新的認(rèn)識(shí)。

竹屬多年生木本植物，成材周期短，而且可通過(guò)自身繁殖不斷地形成新的竹林。加工成建筑用材使用將顯著減少對(duì)樹(shù)木的砍伐，具有永續(xù)性。而且竹單位面積的竿材產(chǎn)量遠(yuǎn)高于木材，是最易獲取的天然建筑用材之一。

竹子同時(shí)也具備所需的強(qiáng)韌性和堅(jiān)固度。竿莖中空結(jié)構(gòu)，硬度和承載力強(qiáng)；莖葉中大量的植物纖維和空氣孔隙，柔韌且具有良好的熱工性能。天然竹材經(jīng)過(guò)現(xiàn)代技術(shù)處理后，其性能還會(huì)有顯著提高，甚至能達(dá)到與鋼材物理性能相似，力學(xué)性能優(yōu)越。

作為環(huán)保高效的獨(dú)特建筑材料之一，竹的色澤紋理豐富細(xì)膩，散發(fā)出典雅韻味。不同的營(yíng)造方式也會(huì)使竹建筑具有不同的特色風(fēng)格。

在國(guó)家政策導(dǎo)向方面，德國(guó)較早制定了自己的竹子結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。這一體系非常完善，其節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)完整細(xì)致，節(jié)能的要求標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象同時(shí)包括建筑和材料，同時(shí)還有其他的配套標(biāo)準(zhǔn)如防火構(gòu)造的標(biāo)準(zhǔn)等。2005年11月，我國(guó)國(guó)務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)了國(guó)家發(fā)改委等部門《關(guān)子加快推進(jìn)木材節(jié)約和代用工作的意見(jiàn)》，指出“以竹代木”是我國(guó)現(xiàn)在建筑業(yè)的發(fā)展方向，有利于我國(guó)節(jié)約木材與緩解緊張的土地資源。

二、竹材在現(xiàn)代建筑中的運(yùn)用

（一）上海世博會(huì)建筑中“竹”的展示

世博會(huì)是各個(gè)國(guó)家、民族共同展示自己的知識(shí)文化和科技水平，也為各國(guó)建筑提供了一個(gè)集中的展示平臺(tái)，呈現(xiàn)出某段時(shí)期各國(guó)建造技術(shù)發(fā)展和建筑特色，具有前瞻性以及普遍代表性。在2010年的上海世博會(huì)上，北歐的挪威館，東南亞的印度館、越南館、印度尼西亞館，南美的秘魯館，和城市最佳實(shí)踐區(qū)建設(shè)案例如寧波案例館、馬德里案例館以及國(guó)際竹藤組織館、德中同行之家、萬(wàn)科館等展館設(shè)計(jì)中均有明確體現(xiàn)，將竹材作為其中主要一種建筑材料。

在建筑建造設(shè)計(jì)過(guò)程中，竹材即可作為建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件也可作建筑表皮圍護(hù)構(gòu)件，或者是之后的室內(nèi)裝飾使用。竹子自身輕便，加工、運(yùn)輸、施工簡(jiǎn)易耗能少，取之自然又可降解，在上海世博會(huì)很多展館中均有應(yīng)用。如挪威館外墻以竹為裝飾，展后再利用，體現(xiàn)了“可持續(xù)發(fā)展”的理念；秘魯城市歷史中最重要的兩種建筑材料其中之一就包括竹子，將傳統(tǒng)竹材編織構(gòu)成墻體，營(yíng)造了一個(gè)頗具原生態(tài)格調(diào)的竹環(huán)境；印度館的中央彎頂主要表現(xiàn)竹材結(jié)構(gòu)體系建造邏輯，非常驚艷；越南一向重視竹材應(yīng)用，展館天花板用楠竹網(wǎng)格與鋼筋混凝土織就，外立面波浪形竹制墻面有助于減少太陽(yáng)輻射的熱量，展館內(nèi)隨處可見(jiàn)竹的創(chuàng)意用法；印度尼西亞館將傳統(tǒng)與現(xiàn)代相結(jié)合，頂部數(shù)十根竹子穿墻而出，內(nèi)部布置也運(yùn)用了竹子等當(dāng)?shù)匮b飾材料。

其中已經(jīng)能夠完全實(shí)現(xiàn)且最前沿的是德中同行之家和馬德里案例館。德中同行之家將“可持續(xù)發(fā)展的城市化進(jìn)程”主題融合于藝術(shù)性建筑設(shè)計(jì)，倡導(dǎo)了前瞻性的環(huán)保理念。這棟二層建筑采用先進(jìn)的預(yù)制裝配技術(shù)，主體支撐結(jié)構(gòu)完全采用巨龍竹材料，內(nèi)部樓板是由竹膠合層積材制成的巨型梁柱體系架構(gòu)，墻體結(jié)構(gòu)包括天然竹材和ETFE膜。整個(gè)建筑體現(xiàn)了環(huán)保、可持續(xù)的理念，易建易拆，建設(shè)用材料均可回收或重復(fù)使用。作為現(xiàn)代綠色建筑杰出代表德中同行之家體現(xiàn)了自然與高科技的完美融合。西班牙馬德里市政府在過(guò)去十幾年里進(jìn)行了歐洲規(guī)模最大的社會(huì)綠色住宅建設(shè)，“竹屋”的建造綜合運(yùn)用了可再生能源、新型環(huán)保材料和先進(jìn)的生態(tài)技術(shù)，其為低收人者設(shè)計(jì)，建造成本低廉是一大亮點(diǎn)?！爸裎荨钡拿總€(gè)住宅單元的竹質(zhì)表皮采用不同的開(kāi)啟時(shí)間、方式，建筑的外立面始終處于不斷變化中，光影效果強(qiáng)烈。竹墻有效阻隔日曬,調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度,保證居住的舒適度。

在我國(guó)建筑建造實(shí)踐方面，寧波工匠采用獨(dú)有的竹片模板制作技藝制成“豎條毛竹模板清水混凝土剪力墻”，厚厚的水泥墻凸顯出竹片紋理，仿佛是排排并列的圓竹從中間剖開(kāi)后固化在了墻上[3]?？煞Q為我國(guó)建筑界領(lǐng)頭羊之一的萬(wàn)科在上海世博的展館設(shè)計(jì)中除主體用麥秸板也大量應(yīng)用了竹材。

由于竹材具有天然的肌理和溫聲的色彩，作為建筑空間的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和界面材料，它無(wú)需裝飾即具有豐富的表情，會(huì)給人以回歸自然的感覺(jué)，所以很多建筑師都會(huì)著力表現(xiàn)這種材料的天然質(zhì)感。其生產(chǎn)造價(jià)低，通風(fēng)遮陽(yáng)效果好，同時(shí)在延續(xù)地方特色方面突出。但同時(shí)也存在隔聲效果較差，私密性不好等缺點(diǎn)。因此在圍合設(shè)計(jì)中，大多將之用于大面積的外部空間和較次要的空間。

（二）竹的其它應(yīng)用

東南亞、南亞和非洲一帶，由于竹林資源豐富及竹材的廉價(jià)，臨時(shí)建筑如地震棚等多為竹木結(jié)構(gòu)建筑。在我國(guó)，竹木建筑建造歷史源遠(yuǎn)，清華其外，澹泊其中，比如傣族的竹樓、中國(guó)的寺院等，內(nèi)在邏輯的可視化展現(xiàn)使建筑具有了一種獨(dú)特的、中式風(fēng)韻的美感。在現(xiàn)代建筑中，竹這種傳統(tǒng)材料的使用使地域歷史記憶具象化，對(duì)我國(guó)人民來(lái)說(shuō)有著與生俱來(lái)的文脈認(rèn)同感和親切感。

我國(guó)南方竹材的應(yīng)用較為成熟，在現(xiàn)代建筑中大多還是室內(nèi)家居家裝使用?，F(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了竹家具、竹地板、竹膠合板等，在環(huán)保節(jié)能大趨勢(shì)要求下漸漸受到重視及青睞。

三、竹材的在邯鄲使用的可行性分析

隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)建筑材料的表現(xiàn)手法也從傳統(tǒng)的沿革中解放出來(lái)被重新詮釋，形成地方特色的表現(xiàn)。傳統(tǒng)建筑材料具有其它常規(guī)材料無(wú)法比擬的藝術(shù)感染力，豐富延續(xù)了時(shí)間和空間。融入了地方情感的傳統(tǒng)材料和現(xiàn)代技術(shù)相融合，不僅讓人們感受到強(qiáng)烈的現(xiàn)代藝術(shù)的氣息，同時(shí)也體驗(yàn)到傳統(tǒng)文化。

我國(guó)竹類約有39屬500余種。主要分布在南部區(qū)域，北部區(qū)域竹種類相比很少。近年來(lái)綠色建筑、綠色建材的推廣，使我們認(rèn)識(shí)到在邯鄲這種還在發(fā)展中的地區(qū)更應(yīng)推廣發(fā)展竹材這種既廉價(jià)又環(huán)保的綠色建筑材料。同時(shí)邯鄲臨太行山一帶，也是地震多發(fā)區(qū)，輕質(zhì)的竹材作為建筑主體使用可以減小建筑物的自重，也就減小了地震作用下所受到的慣性力，因而竹結(jié)構(gòu)房屋可以獲得較好的抗震性能，相較于磚石或混凝土結(jié)構(gòu)建筑，更適宜促進(jìn)發(fā)展使用竹材如輕型木結(jié)構(gòu)建筑。

邯鄲具有北方城市夏季炎熱濕潤(rùn)，冬季嚴(yán)寒干燥的典型氣候特征，直接使用原竹或竹片材料，極易因水分蒸發(fā)而發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象或遭受蟲蛀等，包括用于水泥基材料中，會(huì)從新鮮砂漿中吸收水分而引起濕脹，然后當(dāng)砂漿干硬后便出現(xiàn)收縮，并與其周圍的砂漿完全分離，導(dǎo)致界面裂紋的產(chǎn)生，不能滿足其在北方建筑的要求。但若利用先進(jìn)的竹復(fù)合材或重組技術(shù)等，將竹材制成不同尺寸規(guī)格的建筑結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)用材，工廠預(yù)制后從南方搬運(yùn)到北方現(xiàn)場(chǎng)拼裝，就可以在滿足在中國(guó)偏北城市的建筑建設(shè)對(duì)材料性能基本要求的同時(shí)，解決邯鄲建筑用木材短缺及弱化拆遷中混凝土等非降解建材的污染。

竹材人造板是現(xiàn)今用于建筑領(lǐng)域的主要材料形式，如地板，裝飾板和模板等。根據(jù)對(duì)竹材的處理和加工工藝的不同，竹材人造板可分為重組竹、結(jié)構(gòu)用竹篾層積材和結(jié)構(gòu)用膠合竹等多種類型[4]。應(yīng)用最多的是膠合竹板。竹材經(jīng)高溫軟化制成竹片后，加浸漬膠粘劑熱壓膠合而成的竹膠合板，具有重量輕、強(qiáng)度高、剛性好等特點(diǎn)，經(jīng)久耐用，可用于墻板、樓板以及屋面板的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)冷壓膠合進(jìn)行拼長(zhǎng)拼厚后，可用于作結(jié)構(gòu)梁、柱。

竹材人造板是否能在北方作為建筑主體使用最主要的影響因素之一就是濕度氣候，適宜的濕度環(huán)境對(duì)保持竹材的耐久性至關(guān)重要。受氣候影響，竹材在南方濕熱地區(qū)材料的穩(wěn)定性較好，如劈裂等情況較少，但移至大多數(shù)時(shí)間是干燥氣候的北方，使用簡(jiǎn)單加工的原竹不能滿足建筑的需要，而竹材人造板由于生產(chǎn)過(guò)程中加溫加壓，相鄰層的纖維互相垂直，在膨脹、干縮的過(guò)程中，縱、橫兩個(gè)方向的纖維互相約束，能夠保持良好的尺寸穩(wěn)定性。同時(shí)也具有優(yōu)異的保溫隔熱性能。經(jīng)測(cè)定，竹材人造板的導(dǎo)熱系數(shù)大致為0.14—0.18W/(m.K)，大大低于混凝土等建筑材料。

在濕度較高時(shí)，水分對(duì)板材的潤(rùn)脹作用使得一部分膠合作用失效，在濕度較低的情況下板材的抗彎強(qiáng)度更好。長(zhǎng)時(shí)間干濕環(huán)境下，隨時(shí)間的增加，潮濕狀態(tài)下板材的變形量呈直線上升的趨勢(shì)，較為干燥狀態(tài)下變形較小且緩慢。竹材膠合板濕態(tài)下的蠕變大于干態(tài)。轉(zhuǎn)折點(diǎn)在相對(duì)濕度 19%～23%時(shí)。邯鄲平均相對(duì)濕度最高近70%，最低至30%左右，大多數(shù)月份約處于 40%～50%的濕度環(huán)境下。竹材人造板常年半干狀態(tài)，完全可以適應(yīng)邯鄲地區(qū)的使用要求，使得環(huán)保節(jié)能的竹結(jié)構(gòu)房屋得以在邯鄲等北方地區(qū)建設(shè)實(shí)現(xiàn)。

四、結(jié)語(yǔ)

南方建筑用竹種類眾多，研究也較為成熟。在推行綠色建筑、綠色城市的當(dāng)代，我國(guó)作為世界上竹類資源最豐富同時(shí)又面臨木材資源短缺局面的國(guó)家之一，更應(yīng)注重竹材的推廣，南材北用，不但能傳承延續(xù)我國(guó)幾千年來(lái)的竹構(gòu)文化，體現(xiàn)國(guó)家地域特色，也為城市提供了自然氣息濃厚、舒適節(jié)能環(huán)保的綠色生活環(huán)境，在未來(lái)會(huì)有更廣闊的發(fā)展前景。

[1]中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院.綠色建材與建材綠色化[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[2]戴志忠,胡斌.木材與建筑[M].北京：輕工業(yè)出版社,1998.

[3]王海濤,柏文峰.竹建筑表皮的延續(xù)性[J].山西建筑，2006 ⑴:40-42.

[4]劉可為,奧利弗·弗里斯.全球竹建筑概述——趨勢(shì)和挑戰(zhàn)[J].世界建筑，2013(12):27-34.

[責(zé)任編輯 王云江]

The trans-regional use of the green building material "bamboo"——A case study of the northern city of Handan

LI Shi-man, YANG Cai-hong
(College of Architecture, Hebei University of Engineering, Handan 056038, China)

Being green and low-carbon, energy-saving and emission-reducing has become a national consensus. The application of bamboo, a kind of green building material, in modern construction can demonstrate unique architecture styles, express the concept of green environmental protection and have vast development prospects in the future. How to introduce bamboo which is one of the southern building materials showing the unique oriental flavor to the north is the question of this article to study.

bamboo; regional building material; trans-region; bamboo plywood

10.3969/j.issn.1673-9477.2014.02.006

TU531.3

A

1673-9477(2014)02-022-03

[投稿日期]2014-03-18

李詩(shī)曼（1989-），女，河北灤縣人，碩士生，研究方向：建筑學(xué)、城市規(guī)劃。