以产业化为目标的低能耗抗震竹结构

EXPERIMENTAL RESEARCH ON ENERGY SAVING ANTI-SEISMIC BAMBOO STRUCTURE

柏文峰

2014年11月15日

昆明理工大学绿色乡土建筑研究所

提纲：

1. 竹材的绿色生态属性

2. 现代竹建筑发展的两个方向及其产业化面临的问题

3. 以产业化为目标的低能耗抗震竹结构

4. 基于新型抗震竹结构技术的项目设计案例

1.竹林是重要的碳汇和碳源 竹林面积占森林的3.6% 竹林生态系统碳储量占森林的4.1%

2.竹子特点 生长快(1.2米/天) 生命周期短（3－5年） 生物量大（90－125吨/公顷） 可永续利用，是快速可再生资源

在森林退化与环境破坏问题日益严重的今天，竹子作为生态、环保、可再生资源，如何替代塑料、钢材乃至木材，正受到越来越广泛的关注，竹建筑就是其中最活跃的领域之一。

竹材的绿色生态属性：

1.现代竹建筑发展的两个方向 方向1——现代原竹建筑 方向2——竹集成材建筑

现代原竹建筑--竹竿原形使用

优点：手工制作，体现竹材自然美；

缺点：原竹杆件粗细不同、壁厚不一，

节点连接复杂，难于工业化、标

准化生产。

现代竹建筑发展的两个方向及其产业化面临的问题：

方向2——基于深加工技术的竹集成材建筑

原竹打蔑加（浸）胶，压合成型材，然后切割、胶合、加工成建筑构件，再由构件组合成结构。

浸胶后的竹条 篾条压合

竹集成材方料 用竹集成材建造的亭子

优点:构件规格统一，物理力学性能较为稳定，便于工业化、标准化生产，可以利用木结构成熟的节点连接技术。 缺点:竹集成材加工困难，价格高（目前市场价约6000元/m3); 产业化思路：依靠工艺设计提高产品附加值，大跨度结构。

无锡大剧院

竹集成材装饰工程实例——无锡大剧院

用竹集成材加工成装饰板材，满足耐火要求和声学要求，并营造出设计师所期待的暗琥珀色效果。

建筑产业化： 建筑产业化是指运用现代化管理模式，通过标准化的建筑设计以及模数化、工厂化的部品生产，实现建筑构部件的通用化和现场施工的装配化、机械化。 建筑产业化的核心是建筑生产工业化，建筑生产工业化的本质是：生产标准化，生产过程机械化，建设管理规范化，建设过程集成化，技术生产科研一体化。 如果说建筑工业化更强调技术的主导作用，建筑产业化则增加了技术与经济和市场的结合。 推进建筑产业化是实现节能减排、发展低碳经济的必由之路。

现有的竹建筑技术产业化面临发展瓶颈：

现代原竹建筑——

原竹杆件粗细不同、壁厚不一，节点连接复杂，难于工业化、标准化生产（标准化）。 竹集成材建筑—— 价格比木材高很多，竹材快速可再生资源的优势难于发挥（经济性）。 开发新型竹建筑技术，既方便标准化，又造价较低，是竹建筑产业化的重要前提。

以产业化为目标的低能耗抗震竹结构 （昆明理工大学专利技术）

如何标准化： 把粗细不同、壁厚不一的原竹竿，加工成具有标准宽度和厚度的竹条（材料）； 借鉴轻型木结构技术，把竹条铺设在木骨架上，形成模数化、系列化的预制竹墙板（构件）； 通过标准化的建筑设计以及模数化、工厂化的部品生产，实现竹建筑结构部件的通用化和现场施工的装配化、机械化（结构）。

经济性： 原竹加工成竹条的技术简单，能耗低，竹材利用率高； 预制竹墙板模数化、易于实现工厂化生产； 现场施工的装配化、机械化，工期短。

结构抗震试验： 云南省工程抗震研究所对原竹抗震墙进行了竖向承载力试验和抗震试验。

1.2mx1.2m原竹抗震墙竖向承载力试验曲线

1.2mx1.2m层板墙板竖向承载力试验曲线 （轻型木结构墙体）

加载方式

篾笆墙片 轻型木结构墙片 8度地震作用

最大承载力kN

最大位移 mm

最大承载力kN

最大位移

mm kN

低周反复试验

1#墙片 162.6 60.5 16.6 20.0 7

2#墙片 148.8 101.1 53.1 60.0 7

3#墙片 153.1 60.8 50.5 60.3 7

原竹抗震墙与轻型木结构墙体抗震试验测试结果比较

竹胶合板墙板 昆明理工大学抗震竹墙板

竹胶合板墙板与原竹抗震墙push-over荷载位移曲线对比

(101.1,79.4)

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

-150 -100 -50 0 50 100 150

kN

mm

85mm，48kN 60.6mm，148.8kN

80.6mm，131.7kN

1、原竹抗震墙抗震性能优于轻型木结构，满足9度抗震设防要求。由于墙片自重很轻，其抗剪能力远高于设防烈度地震施加于结构的作用，具有足够的安全储备。 2、当原竹抗震墙达到抗剪极限承载力后，施加6倍计算竖向

荷载而不发生整体压溃；因此，在建筑抗震概念设计原则指导下，原竹抗震墙可用于抗震设防9度区二层竹建筑的建设。

基于新型抗震竹结构技术的项目设计案例一 沧源佤族新民居示范楼

建设目的： 1、基于新型竹结构技术的临沧佤族新竹楼 2、把临沧的竹资源优势转化为产业优势，促进当地竹产业发展 3、与INBAR（国际竹藤组织）、GEF（联合国全球环境基金）合 作，扩大技术的国际影响力。

基于新型抗震竹结构技术的项目设计案例二 昆明理工大学新型竹建筑示范楼

建设目的： 1、通过实际建造，整合、完善全套竹建筑技术 2、探索竹建筑技术产业化模式 3、构建竹建筑技术国际交流平台

云南 云南有“世界竹类的故乡”之美誉。云南传统竹楼历史悠久，在竹建筑领域也应该走在世界前列。 新型抗震竹建筑技术将为云南竹建筑产业孵化、壮大提供有力支持。

中国 关于2020年的两组重要数据： 住建部计划在2020年以前，完成全国约三千万户农村住房改造。 中国竹产业发展规划指出，到2020年，我国竹产业总产值将达到480亿美元，从业人数将达1000万人。 竹建筑能在乡村绿色建筑和竹产业发展中发挥积极作用。

世界 世界的竹子地理分布可分为3大竹区，即亚太竹区、美洲竹区和非洲竹区。 新型抗震竹建筑技术能有效改善上述区域贫困人口居住条件，创造就业机会，减少温室气体排放，实现用绿色智慧促进人与自然和谐发展。

谢 谢！