劉夢(mèng)姿 季 蕾 畢嬌娜 許嘉瑜 王雪如

(浙江農(nóng)林大學(xué),浙江 杭州 311300)

1 竹子的特性

1.1 竹子的生物特征

竹(子)類屬于禾本科、竹亞科植物，有著高等植物自身的生育過程。由于氣候、地形、土壤的不同和生物學(xué)的特性差異，竹子的生長(zhǎng)分布具有明顯的地域性和區(qū)域性。

1.2 竹子的力學(xué)特征

竹子雖然收縮量小，但具有高度的彈性和韌性以及極優(yōu)秀的抗壓力和抗拉力。竹材的力學(xué)強(qiáng)度隨含水率的增高而降低，但當(dāng)竹材處于絕干條件下時(shí)，因質(zhì)地變脆，強(qiáng)度反而下降。

2 竹建筑的發(fā)展與現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)外的傳統(tǒng)竹建筑

在2000多年前，竹子在我國就已用于民間房屋的建造。其中，以南方少數(shù)民族地區(qū)竹材建造的傳統(tǒng)吊腳樓民居與都江堰魚嘴之上始建于宋代前的安瀾索橋最為著名。世界范圍內(nèi)，以印度、尼泊爾、不丹、埃塞俄比亞等多地區(qū)的傳統(tǒng)竹民居最值得關(guān)注。

2.2 現(xiàn)代竹建筑概況及案例解讀

現(xiàn)代竹建筑根據(jù)不同的需求主要分為三類：一類是廉價(jià)的實(shí)用房屋，一切全靠純天然的竹子、土組成。二是臨時(shí)性建筑，如用于臨時(shí)展覽或休憩用的竹屋。三是比較奢侈的別墅、茶室等。

3 竹建筑的構(gòu)造技術(shù)

3.1 竹建筑的結(jié)構(gòu)體系

竹建筑的結(jié)構(gòu)體系大概可分為：桁架結(jié)構(gòu)、梁柱結(jié)構(gòu)、斜拉結(jié)構(gòu)、拱結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)等。梁柱結(jié)構(gòu)中竹桿件作為結(jié)構(gòu)中的梁和柱，竹桿件自重輕，空間分隔布置靈活，適用于跨度較小的竹建筑；桁架結(jié)構(gòu)(平面桁架、傳導(dǎo)平面桁架、曲桁架、空間桁架)與其中使用的竹桿件作為受壓、受拉構(gòu)件，可充分發(fā)揮材料性能，建造跨度較大的竹建筑，同時(shí)擁有較好的抗震性能；網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布均勻，具有較好的整體性、穩(wěn)定性與抗震性能，運(yùn)用竹桿件可形成造型優(yōu)美、空間感強(qiáng)的竹建筑，但其曲面形態(tài)對(duì)桿件及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造要求精細(xì)，施工要求高；斜拉結(jié)構(gòu)中竹桿件作為斜拉構(gòu)件配合竹拱結(jié)構(gòu)可充分發(fā)揮竹材的抗彎、抗壓及抗拉性能；拱結(jié)構(gòu)：多根竹桿件綁接可形成跨度較大的拱結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)烈的結(jié)構(gòu)美感并較為經(jīng)濟(jì)；帳篷結(jié)構(gòu)/懸索結(jié)構(gòu)/折板結(jié)構(gòu)：需竹桿件配合其他材料協(xié)作：竹桿件作為支撐構(gòu)件配合織物及金屬索；竹桿件作為邊緣構(gòu)件及支撐、拉索配合金屬索。

3.2 竹子的連接方式

竹子的連接方式主要有捆綁連接法、榫卯連接法、螺栓連接法、鋼構(gòu)件連接法。

3.2.1捆綁連接法

捆綁連接法是最常見的連接方法，傳統(tǒng)用自然植物連接(如圖1，圖2所示)?，F(xiàn)在比較常用的是用棕繩、鐵絲等連接。棕繩只承受拉力，不存在壓力和剪切力，在建造前可經(jīng)過浸油使其具有一定的韌性。但由于天氣和溫濕度的變化，棕繩在使用過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)松散、斷裂等現(xiàn)象，而且棕繩的荷載承受力有限，在捆綁中若棕繩受力不均，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)節(jié)點(diǎn)的荷載能力下降，甚至?xí)霈F(xiàn)斷裂等后果。

3.2.2榫卯連接法

榫卯連接法是指將具有連接能力的構(gòu)件用于與竹材的上下連接，螺栓負(fù)責(zé)傳遞壓力與拉力。但如果竹材不夠新鮮，竹子就很容易被楔形的螺釘劈裂，且穿孔不能太靠近竹子的端部，否則竹子很容易劈開。

3.2.3螺栓連接法

螺栓固定是原竹節(jié)點(diǎn)中最常用的連接方式，也常和其他方式相結(jié)合使竹材連接更牢固。螺栓連接一般先對(duì)竹材進(jìn)行打孔，再直接以螺栓相連(如圖3所示)；螺栓連接可以使竹子之間平行連接；在竹與竹的垂直連接節(jié)點(diǎn)中，除螺栓外還要依靠預(yù)埋件加固。這種連接方式操作較簡(jiǎn)單，適用范圍較廣，既美觀又牢固。

3.2.4鋼構(gòu)件連接法

鋼構(gòu)件連接是采用預(yù)制鋼筒、鋼板等各種型鋼相結(jié)合作為竹材之間連接的媒介，是現(xiàn)代復(fù)合竹材節(jié)點(diǎn)構(gòu)造中最直接、快捷的方法(如圖4,圖5所示)。這種結(jié)構(gòu)體系的材料利用率高，相對(duì)的造價(jià)成本較高，大規(guī)模竹建筑可考慮采用團(tuán)隊(duì)施工。

3.3 竹子與其他材料結(jié)合的應(yīng)用

竹子與其他材料的結(jié)合體現(xiàn)在與金屬構(gòu)件、螺桿+(竹桿件空腔填充)水泥、螺桿+預(yù)制裝配金屬構(gòu)件等新型構(gòu)造做法。

4 大學(xué)生視角下的竹建筑營造

4.1 大學(xué)生的基本情況

大學(xué)生作為當(dāng)代新活力的一部分，能夠提供更具有創(chuàng)意、活力、豐富多彩的設(shè)計(jì)構(gòu)思，也能夠充分表達(dá)出對(duì)于竹建筑營造的理解與想法。但動(dòng)手能力與技術(shù)知識(shí)較差，而且可能一直生活在新材料新建筑的環(huán)境中，對(duì)竹材料本身的性能、特點(diǎn)、運(yùn)用有一定程度上的知識(shí)盲點(diǎn)。在竹建筑的眾多營造方法中，只有少數(shù)幾種適合大學(xué)生自己動(dòng)手操作，只靠自身來實(shí)現(xiàn)想法的局限性很大，造成建筑完成度不高、構(gòu)造有缺陷、使用時(shí)間不長(zhǎng)等影響。一般來說，較復(fù)雜的竹建筑作品還是需要專業(yè)施工團(tuán)隊(duì)協(xié)助完成。

4.2 適合大學(xué)生竹建筑營造的方式方法

考慮到大學(xué)生動(dòng)手能力及經(jīng)濟(jì)實(shí)力等因素的制約，無法完成高難度實(shí)際操作，適合大學(xué)生動(dòng)手的幾種營造的方式方法便傾向于傳統(tǒng)的桁架結(jié)構(gòu)、梁柱結(jié)構(gòu)，這些相對(duì)于拱結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更容易操作，也更適合用簡(jiǎn)單易行的構(gòu)造方法完成。以2018年北林國際花園建造節(jié)作品為例，連接方式有以下幾方面：

1)綁扎。在竹桿件交接處使用油浸的繩子、竹篾等對(duì)其進(jìn)行捆綁，利用節(jié)點(diǎn)處的摩擦力抵抗各種外力。綁扎法是最為常見、傳統(tǒng)的連接方法，制作工藝簡(jiǎn)單易行，制作成本低但同時(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，節(jié)點(diǎn)需經(jīng)常檢修更換(如圖6所示)。

2)榫接。在竹桿件上開洞作榫眼并根據(jù)其尺寸及制作方式制作相應(yīng)榫頭，是對(duì)木結(jié)構(gòu)榫卯節(jié)點(diǎn)的模仿與傳承。

3)榫接與綁扎結(jié)合。竹桿件鉆孔后性能有所下降，單純的構(gòu)件穿插和固定不能保證節(jié)點(diǎn)的牢固性，因此需要與綁扎件對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)固定，同時(shí)在此基礎(chǔ)上還衍生了許多改良型榫接+綁扎節(jié)點(diǎn)。在竹柱端部加入竹釘，竹釘與鐵絲組成共同體，在一定程度上減小了對(duì)原竹端部的破壞(如圖7所示)。

4)螺栓結(jié)構(gòu)。螺栓結(jié)構(gòu)如圖8所示。

5 結(jié)語

當(dāng)今社會(huì)，農(nóng)村發(fā)展迅速，國家大力推行鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，鄉(xiāng)土營造作為其中的一部分需要重視其發(fā)展與創(chuàng)新。因此我們需要研究鄉(xiāng)土營造之竹建筑構(gòu)造的實(shí)踐性，并為研究對(duì)象的更新發(fā)展提供指導(dǎo)、奠定理論基礎(chǔ)，探求其更新發(fā)展策略，具有一定的研究?jī)r(jià)值。作為大學(xué)生，我們通過對(duì)竹建筑構(gòu)造的研究與實(shí)踐，傳承我國的傳統(tǒng)技藝，向更多的人普及鄉(xiāng)村振興、鄉(xiāng)土營造的重要性。

大學(xué)生們?cè)谶@個(gè)過程中也能豐富自身對(duì)建筑材料的認(rèn)知與應(yīng)用，增強(qiáng)自身在建筑施工過程中的參與性，體驗(yàn)真實(shí)的建筑建造過程，更深的掌握不同建筑種類的差異性與相通性，促進(jìn)大學(xué)生們的實(shí)際型設(shè)計(jì)與多元化發(fā)展。

我們希望通過對(duì)竹建筑構(gòu)造的理論研究、實(shí)地調(diào)研、實(shí)踐體驗(yàn)等方式，總結(jié)、梳理并探索竹建筑構(gòu)造適應(yīng)于大學(xué)生操作的多種方法，通過文章的研究力所能及的宣傳鄉(xiāng)土營造，繼承及弘揚(yáng)傳統(tǒng)材料的手工技藝，為推動(dòng)鄉(xiāng)村振興做一份貢獻(xiàn)。