什么是竹结构?
竹材在建筑结构中的应用...
本文转自:iStructure
ID: iStructure2017
各位设计师
大家好!
竹子我们大家都很熟悉
它轻质细长强度大
在大风中屹然不倒
在很多地方都将竹子(原竹)作为建筑材料使用
可见其构造是极其符合力学原理的
△原竹材料
既然作为建筑结构材料,我们不妨先看一组,对比数据,毛竹比一般的木材,拉压强度提高约2倍,且竹子好“弯”,抗拉强度基本接近q235钢材,水平,关键是密度仅有钢材的1/10,混凝土的1/3。△
不同材料学性能对比01.
竹筋混凝土
鉴于竹材优秀的抗拉能力,在南美洲,早在公元前300年前人们搭建房屋,时便会在竹子外面糊上泥土形成“竹筋夯土墙”,缓解了土墙抗拉性能差,的问题,有点类似早些年我国部分地区,在土房中加稻草,便宜又见效。现代还保留竹子在土体加固,中的应用。△
竹筋土墙△
Chow 论文但竹筋混凝土的弊端也很明显
由于竹子的种类多,性质差异大,造成竹筋与钢筋比较起来,质量控制较难。浇筑时未经防水处理的,竹筋会吸水,而随着混凝土干燥,竹筋的干缩更严重,从而导致竹筋,和混凝土脱离,加上竹子与混凝土,线膨胀系数相差较大,粘结性能差,一般的竹筋混凝土构件,破坏时往往呈脆性破坏。
△
竹筋混凝土但对竹筋混凝土的研究,还在进行,利用物理化学方法,使竹筋与混凝土能很好地共同工作并较大提高,了竹筋混凝土的力学性能。有国外学者从竹子,中提取纤维并与10%的有机树脂混合,制造一种复合材料,这种材料可替代钢筋,做成新型的竹筋混凝土。
△
复合竹筋混凝土其次,相较于钢筋、混凝土和水泥等常规,建筑材料,竹材的低碳建造实属,绿色建材。相关调查表明,竹材的生产能耗仅占混凝土,的1 /8,占钢材的1 /50。
最后,竹材的保温隔热性好,在厚度相同的情况下,竹材的隔热值,比混凝土高16 倍,比钢材高400 倍,能够大大减少居住,时的使用能耗,提供一个舒适宜居的环境。
02.
竹节
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竹节微观断面△
竹节分布有学者对原竹做径向受压测试,有竹节试件的承载力约,为没有竹节试件的两倍。
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径向抗压试验△
短柱轴向抗压试验SOM将竹子的这些特性应用到了中国国际贸易中心(China World Trade Center)的结构方案设计中。塔楼在高度方向被,分成八段,底部受力最大,因此底部节间长度较小,以增强塔楼稳定性。同时自下而上结构直径逐渐,减小,以减小风荷载的作用。针对竹结构的特性回归,了数学表达。
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中国国际贸易中心△
生成逻辑△
原竹加工工艺03.
节点
原竹结构的节点同木结构,基本都为铰接,最常用的就是绑扎连接,绑材大多为棕绳和铁丝,有些棕绳在使用前,经过油浸以提高韧性。但绑扎连接容易,松弛和腐烂,承载力较低。△
原竹绑扎节点绑扎连接案例
「Panyaden国际学校」
△室内体育场
此项目位于泰国 ,体育馆占地面积782平方米,平方米,包括篮球、排球、羽毛球馆和一个可以,自动升降的舞台。舞台的背景墙后面是一个,储藏运动和戏剧设备的储藏室。两侧的长看台为家长和其他,参观者提供欣赏运动赛事和表演的空间。
△Panyaden国际学校鸟瞰
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原竹绑扎△竹天花板
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楼梯△
现场吊装还有一类就是通过竹销或者铁钉连接,节点相贯,此种节点比较美观,传力比绑扎更为直接,但是加工工艺复杂,且开槽过程中对,原竹进行了破坏,在横纹方向较为脆弱容易,发生劈裂破坏。
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相贯节点如果预算较多,钢竹节点也是一种选择,通过螺栓、钢筋挂钩、卡扣、金属箍等,将竹子连接成整体,为保证节点的,刚度及稳定性,通常会在节点处灌混凝土,或者塞入木条。
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钢竹节点△
节点加强钢竹节点案例
「Luum Temple」
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场地俯瞰△编织网格
这个形态是不是看上去很眼熟?没错,设计团队致敬了坎德拉(Felix Candela)的霍奇米洛克餐厅(Los Manantiales)。
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霍奇米洛克餐厅△
现场搭建△
钢竹节点04.
现代竹结构
由于原竹的尺寸的随机性,各向异性造成节点复杂,合成竹材有着更,广泛的适用性,虽然小i 觉得也同时失去了竹子本身,的形态美感。△
合成板材△
纤维排布05.
其他案例
「越南山萝圆顶礼堂 」
设计:武重义建筑事务所
Son La ceremony圆顶项目位于,越南高地地区,该综合体的餐厅将,竹子作为主要材料。纯竹结构的灵感,来源于传统的竹篮。圆顶有双层结构,屋顶由茅草做成,每个圆顶顶部的天窗,允许自然采光和自然通风,受到山轮廓的启发,不同高度的圆顶,改变了天际线,与周围的景观,和环境相协调。
「越南海湾竹结构休闲中心 」
设计:VTN Architects
这个休闲场所位于越南的小岛私人海滩上,占地 3000 平方米,建筑结构都是用越南传统的竹条,绑扎工艺建造,棚屋用茅草做屋顶,构成一幅自然生态、韵律感十足的美景。「越南Roc Von餐厅」
设计:Vo Trong Nghia Architects
该项目位于越南河内,设计师利用竹子的自然特性就,建造出一个具有可持续发展性的建筑,竹结构用了12个竹编柱子作为,屋顶的支撑,形成一个半室外,的用餐环境,弧形的中央舞台用来举行,各种表演活动,同时也营造出了,一个亲密温馨的氛围。「北京林业大学“云在亭”」
设计:素朴建筑工作室
“云在亭”位于北京林业大学校,园内的一片小树林中,竹亭结合校园主要道路的,朝向以及树木、绿篱和纪念石的位置,设计了多处,高高低低的曲线形开口,方便人从各个,方向自由穿越,顶部升高束起设为,圆形采光口,将风、阳光和绿植引入内部,打破遮棚的沉闷感,形成了云卷飞扬的,概念方案。
参考资料
1. 肖岩, 李佳, XiaoYan, et al. 现代竹结构的研究现状,和展望[J]. 工业建筑, 2015.
2. 新型原竹空间结构,体系的找形分析_张沈斌
3.Follett P, Jayanetti D. Bamboo in construction// Modern Bamboo Structures. [M]London, LTK, 2008.
4. 维基百科.
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注:本文转自iStructure,ID:iStructure2017,感谢作者的悉心编写,仅供学习交流,已获原作者授权。
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