美麗中國的生動符號
——現代竹建筑

◆冷予冰

0 引言

竹文化滲透于中國傳統文化的方方面面，北宋著名文學家蘇軾的名言“寧可食無肉，不可居無竹”，體現了竹在中華文明中兼具的實用價值和文化傳承價值。面對全球綠色建筑日新月異、我國綠色和高質量發展方興未艾的發展機遇，富有中華人文內涵的現代竹建筑，正在也必將在生態城市、美麗鄉村和“一帶一路”建設中占據重要地位，并發揮其獨特影響與作用，成為美麗中國的生動符號。

建筑業對全球可持續發展和應對氣候變化有重要的影響，在發展綠色環保生態建筑的背景下，我國作為擁有全球最豐富竹林資源和最深厚竹文化底蘊的國家，在推動竹建材和竹建筑的發展上做出了諸多努力，取得的進步和經驗值得肯定。2021年1月25日習近平主席在世界經濟論壇“達沃斯議程”對話會中提出，“中國將繼續促進可持續發展，加強生態文明建設，確保實現2030年前CO排放達到峰值、2060年前實現碳中和的目標”。竹材是低碳可再生的生物質材料，具有可再生易降解、強重比高、輕質抗震等優點，且導熱系數小、保溫隔熱性能好、內部溫濕環境舒適，裝配化程度高、建造快，是綠色建筑和裝配式建筑的重要類型之一。竹建筑的不可替代性和圓竹在使用中的不足

我國是世界上最主要的產竹國，竹材種類、竹林面積、蓄積和產量等均居世界首位，據第八次全國森林資源清查（2009—2013年）數據，我國竹林面積總計601萬公頃，占全世界竹林總面積的19%，主要集中在浙江、江西、安徽、湖南、湖北、福建、廣東、廣西、貴州、四川、重慶、云南等省、市和自治區。長江以南的江西、福建、湖南和浙江四省出產最多，以毛竹為主，約占全國竹林總面積的60.7%。豐富的竹資源使得在我國推廣現代竹建筑具有天然優勢和較大潛力。

圓竹建筑在我國乃至世界范圍內有悠久的使用歷史，在浙江河姆渡遺址和四川金沙遺址中均出土了我國早期的竹結構房屋。我國湖南湘西吊腳樓、西南地區傣族民居“干闌式”竹樓是傳統竹建筑的代表。在福建土樓墻體中也普遍采用竹材作為拉結材料增強墻體的整體性能。竹材至今依舊是我國多層建筑施工或維修時選用的腳手架主要材料之一。圓竹雖然具有天然環保的特性和深厚的資源優勢，但其物理性能不夠穩定、易干裂，未經處理的竹材易受蟲蛀、腐朽和霉變的損害，耐久性能普遍不佳，且單根圓竹承載力不高、節點連接復雜、易發生劈裂破壞，導致其在建筑工程中的應用受到諸多限制。截至目前，圓竹仍難以滿足現代建筑業對材料的要求。

1 對竹材做改性重組及其成效

研究人員從20世紀70年代開始嘗試利用現代膠合工藝對圓竹進行改性重組，制成符合現代建筑業需求的規格材料。當前應用較廣的工程竹材包括膠合竹、重組竹、竹席膠合板、竹席竹簾膠合板、竹材刨花板、竹篾層積材等，其中典型的建筑用工程竹材包括膠合竹、重組竹等。

膠合竹又稱竹集成材，是以定寬精刨竹片為構成單元，按順紋組坯經熱壓膠合而成的板材或方材，膠合竹中保留了圓竹的竹片單元，其材性與圓竹自身的材性相關性很大。重組竹則對竹材的加工更加深化，是以竹絲束為構成單元，浸漬水溶性酚醛樹脂，干燥后按順紋組坯、經熱壓膠合而形成的板材或方材。工程竹材生產工藝的成熟實現了對竹材利用的突破，與圓竹相比，工程竹的物理性能更加穩定、力學性能顯著提升、耐久性能得到改善，且克服了圓竹的材料缺陷和尺寸變異性，將其用于工程承重結構有很大的發展空間。現代竹結構建筑在保留生態綠色的基礎上實現了標準化與現代化，符合綠色低碳建筑和建筑工業化的行業發展需求，有廣闊的市場應用前景。

現代竹結構建筑出現的時間不長，在全世界范圍內均處于探索階段，隨著越來越多的研究機構加入研發隊伍中，以及生產加工工藝的不斷創新發展，近年來涌現了一批精美的現代竹結構建筑，如昭君博物館、牛背山青年旅社等，其特有的建筑語境充分展示了“竹”在中國現代建筑中所代表的精神屬性和文化屬性。圖1為現代竹結構的示范建筑。

圖1 現代竹結構示范建筑

根據國內外研究人員的研究結果，各類膠合竹產品的密度為600～10 00 kg/m，含水率為8%～12%，抗壓強度多在40～60 MPa，抗拉強度多在90～140 MPa，抗彎強度多在90～120 MPa，抗彎彈性模量多在8 000～12 000 MPa，受壓和受彎破壞表現出較好的塑性性能，材料強重比高于鋼材，是一種綜合力學性能很好的建筑材料，可用于梁、柱、板等主要受力構件。重組竹的各項物理力學性能與制備工藝及竹材品種密切相關，在目前的生產工藝下，根據國內外研究人員的測試結果，重組竹的密度為1 000～1 250 kg/m，含水率為8%～10%，抗壓強度多在50～80 MPa，抗拉強度和抗彎強度可達120 MPa以上，甚至高達250 MPa，抗壓和抗彎彈性模量多在12 000～13 000 MPa，綜合力學性能優異且穩定。

2 提升性能，讓竹建筑在生態文明建設中再放異彩

竹材作為一種可燃的生物質材料，耐久性能和防火性能始終是關注的重點。

工程竹材經過蒸煮、干燥或改性重組等生產工藝，其耐久性能要優于未經處理的圓竹，但其內在的纖維素、半纖維素和木質素等生物質成分，在自然環境下受光照、潮濕等氣候條件影響，依舊存在耐久性問題。目前對各類竹產品耐久性能的評價多參考木材相關的實驗室試驗方法和野外試驗方法，進行自然或人工加速老化性能試驗、天然耐腐試驗和防霉試驗，通過材料老化或腐蝕霉變后外觀、物理力學性能劣化程度來評價其耐久性能。目前的研究成果表明，工程竹產品受自然條件影響會發生不同程度的老化，總體來說重組竹的耐久性能優于膠合竹。在耐腐性能上，重組竹經過高溫干燥和酚醛樹脂的浸膠處理，耐腐性能基本達到強耐腐等級；而膠合竹中竹纖維與膠黏劑的粘結面積較小，膠合竹素板對腐菌的抵抗能力較差，防腐處理是必要的。

在防火性能方面，與木材類似，竹材也具有可燃性，在高溫和火災下吸收熱量溫度升高，材料中的水分蒸發，含水率的改變以及材料本身的分解和炭化引起材料物理力學性能的改變。目前的研究成果表明，膠合竹的炭化性能與常用軟木（花旗松）類似，重組竹的炭化性能與常用硬木（菠蘿格）類似，重組竹的炭化速度小于膠合竹。總體來說，工程竹材的耐火性能略優于常見建筑用針葉材。

由于目前工程類標準和規范體系的不完善，同時工業化生產規模有限，價格上還不具有明顯的競爭優勢，中國的現代竹建筑產業仍面臨很多挑戰，但也存在很多機遇。鑒于竹建筑在消除貧困和改善民生、發展綠色經濟、應對氣候變化等方面發揮的獨特作用，以及其特有的文化屬性，中國現代竹建筑產業的健康發展可以為落實2030可持續發展議程、建設美麗中國做出獨特的貢獻。