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竹子的华丽转身！新型竹集成材在大型公共建筑中的突破应用

来源：花匠小妙招时间：2025-05-16 10:11

在建筑材料不断演进的历程中，竹材这一古老的东方传统材料正经历着一场华丽的变革。随着人们对可持续发展和绿色建筑的关注度日益提升，新型竹集成材凭借其独特优势，在现代建筑领域尤其是大型公共建筑中崭露头角。

本文将深入探讨新型竹集成材的力学性能提升途径，并结合实践案例分析其在大型公共建筑中的应用。

新型竹集成材力学性能提升

竹材本身具有一定的力学性能优势，其生长快速，一般 3 - 5 年即可成材，是一种环保且可持续的材料。天然竹材的抗拉强度表现出色，经研究表明，适当处理后其抗拉强度甚至超越钢材，而密度却远低于钢材，这使得竹材在建筑应用中具有较高的比强度。但同时，天然竹材也存在一些不足，如尺寸受限、易受环境影响、横纹强度较低等。

力学性能提升方法：

结构优化：新型竹集成材通过改变内部结构来提升性能。例如采用层合结构，将竹片或竹纤维按照一定方向和顺序进行叠合，类似于胶合板的原理。不同层的竹材纤维方向相互交错，这样可以有效提高材料在各个方向上的力学性能，尤其是改善了横纹强度较低的问题。通过合理设计层合结构的层数、每层竹材的厚度以及纤维取向，能够使竹集成材在抗压、抗弯和抗剪等多方面性能得到显著提升。

改性技术：化学改性是常用的手段之一，通过化学反应改变竹材的化学结构。比如利用乙酰化处理，使竹材中的纤维素与乙酸酐发生反应，在纤维素分子链上引入乙酰基，从而降低竹材的吸湿性，提高其尺寸稳定性和耐久性。物理改性则可通过热压处理，在高温高压条件下，使竹材内部的组织结构更加致密，提高密度，进而增强其力学性能。

复合增强：将竹材与其他材料复合也是提升性能的重要途径。如竹 - 木复合，结合木材的特性来弥补竹材的某些不足；竹 - 纤维复合，添加高性能纤维（如碳纤维、玻璃纤维等），可大幅提高竹集成材的强度和刚度。这些复合材料综合了多种材料的优势，在力学性能上实现了质的飞跃。

经过一系列的改进和优化，新型竹集成材的力学性能得到了极大提升。其抗压强度可达 70 兆帕以上，远超普通混凝土用于建筑时要求的 30 兆帕抗压强度。抗弯强度也大幅提高，能满足大型建筑构件在复杂受力情况下的需求。在韧性方面，通过结构和材料的优化，竹集成材的抗冲击能力增强，减少了脆性断裂的风险，使其在实际应用中更加可靠。

竹子的华丽转身！新型竹集成材在大型公共建筑中的突破应用

新型竹集成材在大型公共建筑中的实践案例

湖南益阳桃江全竹结构科研试验楼

项目概况：该试验楼位于湖南省益阳市桃江县的国家（桃江）楠竹产业示范园，是一栋三层高的现代装配式全竹结构建筑。建筑面积达 1499 平方米，建筑高度为 12.06 米，总重量近千吨。主立柱采用 400×500 毫米截面竹集成材构件，长度超过 10 米；主梁是尺寸为 240×600×7300 毫米的一体成形竹集成材构件。

施工便捷高效：在建造过程中，先吊起 21 根柱子，再固定与梁连接，形成框架结构，随后装上楼板和玻璃幕墙。大楼主体仅用一个星期就完成了装配，相比传统钢混结构建筑，大大缩短了施工周期。这主要得益于竹集成材构件的预制化生产和装配式施工方式，减少了现场湿作业和施工时间。

环保节能显著：竹材作为可再生的绿色材料，生长周期短，固碳能力强。以竹材替代传统的钢筋水泥，极大地降低了建筑对环境的负面影响。同时，竹材良好的隔热保温性能，使得建筑在使用过程中能有效减少能源消耗，降低空调和供暖设备的使用频率，实现节能减排。

美学与文化融合：从外观上看，竹材特有的纹理和质感赋予建筑独特的自然美感，与周边环境和谐相融。并且竹材在中国文化中具有深厚的底蕴，使用竹材建造建筑，传承和弘扬了当地的竹文化，体现了地域特色和文化内涵。

昭君博物院入口雨棚

项目概况：昭君博物院入口雨棚位于内蒙古呼和浩特，作为国家重点工程项目，采用竹钢 ® 重组竹材作为结构材。通过伞骨结构和正负锥形的桁架结构形式，提高了建筑结构整体稳定性。这是中国首个大型竹钢 ® 重组竹材柱梁一体化结构，开创了重组竹材结构融入大型公共建筑的先河。

结构性能卓越：竹钢 ® 重组竹材具有高强度、高密度、高耐候等多种高性能。在呼和浩特这样四季气候变化明显，冬季漫长严寒，夏季短暂炎热，春秋两季气候变化剧烈，气温日较差、年较差以及全年空气湿度变化都较大的环境下，历经时间考验，竹结构完好无损，螺栓链接处牢固。其高强度和稳定的结构性能满足了大型公共建筑对结构安全的严格要求。

文化与艺术表达：建筑师通过将竹钢 ® 重组竹材作为一种新的 “木”，与仿夯土艺术混凝土作为新的 “土” 相结合，转译古老的土木建构方式，表达对古人智慧的尊重。从建筑美学角度，竹材的自然质感和独特纹理为雨棚增添了艺术氛围，与博物院的文化氛围相得益彰。

结论

新型竹集成材在力学性能提升方面取得了显著成果，通过结构优化、改性技术和复合增强等手段，使其具备了在大型公共建筑中应用的条件。从湖南益阳桃江全竹结构科研试验楼和昭君博物院入口雨棚等实践案例可以看出，竹集成材在现代大型公共建筑中展现出施工便捷、环保节能、美学与文化融合等多方面优势。

未来，随着技术的不断进步和创新，相信新型竹集成材在建筑领域的应用范围将进一步扩大，为推动绿色建筑发展和传承东方文化做出更大贡献。同时，还需要进一步加强研究，解决竹集成材在防火、防虫、标准化生产等方面可能存在的问题，以更好地满足现代建筑多样化的需求。