原竹建筑連接方式、節(jié)點(diǎn)特點(diǎn)及應(yīng)用分析

1、竹作為建筑構(gòu)件的特點(diǎn)竹作為建筑構(gòu)件的特點(diǎn) (1)竹子為空心結(jié)構(gòu),中空而尖削度大， 不易加工,防火較難處理,節(jié)點(diǎn)連接剛度 難于保證。 (2)順紋抗剪能力和抗劈裂強(qiáng)度低,容易 開裂。 (3)竹材較木材含有多種糖類、淀粉和 蛋白質(zhì)等豐富的有機(jī)物質(zhì),防腐、防蛀 難度較大。這些缺點(diǎn)在很大程度上限 制了竹材的使用范圍,必須加以妥善解 決。所以,與木結(jié)構(gòu)相比,竹建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu) 造具有特殊性,技術(shù)要求更高 原竹建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造分析原竹建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造分析 國內(nèi)外現(xiàn)有原竹建筑,其節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造體 系大致可以分為以下五類 1)捆綁連接 2)鐵釘固定的節(jié)點(diǎn) 3)竹材的穿斗式節(jié)點(diǎn) 4)鋼構(gòu)件連接的節(jié)點(diǎn) 5)鋼板連接的節(jié)點(diǎn) 1)捆綁連

2、接法捆綁連接法 捆綁連接法是最常見的連接方法，用 傳統(tǒng)的自然植物連接，如椰子的纖維、 棕櫚葉、樹的內(nèi)皮和竹藤等。 現(xiàn)在比較常用的是用棕繩連接、鐵絲 等。棕繩只承受拉力,不存在壓力和剪 切力,一般也不用慮繩的自重。有些棕 繩在使用前經(jīng)過油浸,具有一定韌性和 力度。 (1)棕繩在使用過程當(dāng)中,由于日曬雨淋 及溫濕度的變化,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)松散、斷 股和腐爛的現(xiàn)象。 (2)棕繩荷載能力有限,而且在捆綁中若 棕繩內(nèi)部受力不均,則會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的整 體荷載能力下降,甚至?xí)霈F(xiàn)突然斷裂 等破壞現(xiàn)象 2）鐵釘及螺栓直接連接的竹材節(jié)點(diǎn)）鐵釘及螺栓直接連接的竹材節(jié)點(diǎn) 這類節(jié)點(diǎn)在施工當(dāng)中,由于原竹壁較 薄,易于出現(xiàn)劈裂的現(xiàn)

3、象,握釘力無法保 證,節(jié)點(diǎn)連接不可靠,而且經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)鐵 釘因受沖擊而彎曲或打斷的現(xiàn)象;在建 筑的使用過程當(dāng)中,鐵釘及螺栓螺母的 節(jié)點(diǎn)連接處還會(huì)因逐漸出現(xiàn)的間隙而產(chǎn) 生松動(dòng)的現(xiàn)象;鐵釘及螺栓在自然狀態(tài) 下也會(huì)因銹蝕、老化,從而影響結(jié)構(gòu)的 牢固性。所以此類節(jié)點(diǎn)不適用于現(xiàn)代竹 建筑節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造連接 3）竹材的穿斗式節(jié)點(diǎn)）竹材的穿斗式節(jié)點(diǎn) 穿斗結(jié)構(gòu)是中國古代建筑木構(gòu)架的一種形 式。其特點(diǎn)是以柱直接承檁,每排柱子靠穿透 柱身的穿枋橫向貫穿起來形成構(gòu)架。用竹子做 成的穿斗節(jié)點(diǎn),其自身存在著難以克服的缺陷 (1)竹子耐沖擊強(qiáng)度低。以西雙版納盛產(chǎn)的竹 建材龍竹為例,其天然直徑大都為(0110 0113)m,壁厚

4、約為(01020103)m3。在抗沖擊 試驗(yàn)中,橫紋抗沖擊強(qiáng)度僅為順紋抗沖擊強(qiáng)度 的1/20。由于其耐沖擊性低,且橫紋、順紋抗沖 擊強(qiáng)度的不對稱性,穿斗式在使用過程當(dāng)中橫 紋受力方向的竹子容易出現(xiàn)彎曲、折斷的現(xiàn)象。 (2)竹子的順紋抗剪能力和抗劈裂強(qiáng)度低。節(jié) 點(diǎn)處的竹子,特別是承載豎向荷載的柱子,劈裂 現(xiàn)象普遍。 穿斗式結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 竹材穿斗在一起,相互拉牽具有較好 的延性,因此這種結(jié)構(gòu)具有一定的抗震 性能4。但在以往的地震中,穿斗竹 (木)結(jié)構(gòu)的一些薄弱環(huán)節(jié)還是被顯現(xiàn)出 來。 (1)穿斗竹(木)構(gòu)架房屋的縱向剛度比 較小,地震中的擺動(dòng)會(huì)引起房屋傾斜,嚴(yán) 重時(shí)會(huì)出現(xiàn)脫榫現(xiàn)象,從而導(dǎo)致房屋塌 落。

5、(2)當(dāng)建筑的平面為矩形結(jié)構(gòu)形態(tài)時(shí), 建筑受力極易變形為平行四邊形,從而 出現(xiàn)結(jié)構(gòu)傾斜的問題,甚至是整排傾斜, 其中左右傾斜最為明顯。 (3)從材料完整性上來看,穿斗榫卯結(jié) 構(gòu)是對竹(木)結(jié)構(gòu)本身的一種削弱或破 壞,也必將降低材料的剛度和穩(wěn)定性 4）鋼構(gòu)件的運(yùn)用）鋼構(gòu)件的運(yùn)用 鋼構(gòu)件裝配式節(jié)點(diǎn)是通過螺栓、鋼筋掛 鉤、卡扣、金屬箍等將竹子連接成整體而形 成的,并通過鋼構(gòu)件節(jié)點(diǎn)把荷載傳遞給基礎(chǔ) 連接方式 為了保證節(jié)點(diǎn)的剛度和穩(wěn)定性,便于鋼構(gòu) 件的連接,通常會(huì)在構(gòu)件節(jié)點(diǎn)范圍所在的原 竹空腔內(nèi)部進(jìn)行水泥砂漿的灌注填充。鋼構(gòu) 件裝配式節(jié)點(diǎn)可以分為以下三種。 (1)平接節(jié)點(diǎn) 各根竹子的軸線處于同一平 面內(nèi)

6、,錨栓、螺帽、金屬墊圈、橡膠墊片等 配合緊固,同時(shí)可以在接點(diǎn)處設(shè)置金屬箍以 加固竹子。 (2)搭接節(jié)點(diǎn) 各根竹子的軸線不在同一平 面內(nèi),錨栓、螺帽、墊圈等配合緊固,在兩節(jié) 點(diǎn)之間設(shè)圖4 鋼構(gòu)件節(jié)點(diǎn)置拉桿。 (3)原竹與混凝土柱節(jié)點(diǎn) 錨栓一端固定在 混凝土柱上,另一端通過支撐原竹一端的金 屬杯口直插竹子空腔內(nèi)并用水泥砂漿灌注。 鋼構(gòu)件裝配式節(jié)點(diǎn)連接牢固,裝拆較為方便, 部分構(gòu)件可循環(huán)使用,同時(shí)能防蟲、抗水、 抗劈裂5 水泥沙槳灌注 在節(jié)點(diǎn)連接過程當(dāng)中,由于水泥砂 漿凝固后難以進(jìn)行鉆孔加工,因此只能 在施工過程中向竹子內(nèi)部填充水泥砂 漿以待凝固。但在這個(gè)過程當(dāng)中,以下 三個(gè)問題仍待解決。 (1)竹

7、子鉆孔小而造成水泥砂漿難以 填充。由于竹子直徑小,加工中為了縮 小對竹子剛度的破壞,鉆孔直徑通常會(huì) 僅等于或略大于螺栓等鋼構(gòu)件的直徑, 而這也就對施工中水泥砂漿的填充造 成了一定程度的困難。 (2)填充的密實(shí)性難以保證。由于竹 子的不通透性及直徑大小不一,水泥砂 漿填充的體積及數(shù)量難以把握。 (3)水泥砂漿的終凝不易掌控。在搭 建構(gòu)架時(shí)由于竹子開口方位朝向的多 樣性,若竹子開口朝下,會(huì)給填充及終凝 中的施工帶來不便,大規(guī)模應(yīng)用時(shí)施 工效率低下 中心鋼構(gòu)件與鋼(肋)板的連接方式 (1)中心構(gòu)件與肋板為一整體,肋板朝 向固定。 (2)中心構(gòu)件通過螺栓、金屬墊圈、橡 膠墊片等配合緊固,肋板方向可在一

8、定角 度內(nèi)自由調(diào)節(jié); 鋼(肋)板與竹子的連接方式 (1)通過一個(gè)肋板進(jìn)行固定,一個(gè)方向 僅有一個(gè)肋板,肋板一端直插竹子空腔內(nèi), 肋板兩側(cè)邊緣外露且平齊于竹子外側(cè),用 鐵絲箍筋穿過竹子鉆孔及肋板預(yù)留空進(jìn) 行加固。 (2)通過兩個(gè)肋板進(jìn)行固定:一個(gè)方向 上的兩個(gè)肋板左右或上下貼于竹子外部, 用錨栓、螺帽、墊圈、拉桿等穿過竹子 鉆孔和肋板預(yù)留孔進(jìn)行緊固。 5）節(jié)點(diǎn)的鋼板）節(jié)點(diǎn)的鋼板 連接當(dāng)多根竹子匯集一點(diǎn)時(shí),一個(gè)中心鋼構(gòu)件上多個(gè)方向的鉆孔鋼(肋)板通過長 桿高強(qiáng)螺栓,螺帽、金屬墊圈、鐵箍等與各根竹子連接,形成原竹建筑鋼板連接節(jié)點(diǎn)。 節(jié)點(diǎn)的鋼板連接中,中心構(gòu)件為預(yù)制裝配,當(dāng)節(jié)點(diǎn)是鉸接時(shí),可根據(jù)竹 子開

9、口朝向進(jìn)行調(diào)節(jié),便于拆裝,可循環(huán)利用,適用于較為復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的連接。 但這樣的連接方式同樣也存在著一些問題。 (1)采用一個(gè)肋板加固時(shí),需要對竹子進(jìn)行切割開口,竹子兩側(cè)開口越 長,則與構(gòu)件結(jié)合的越緊密,加固的穩(wěn)定性越高;而對于竹構(gòu)件自身而言,開 口越短對其自身整體性的削弱越小,這個(gè)矛盾需要妥善解決。 (2)采用兩個(gè)肋板進(jìn)行固定時(shí),由于竹子的直徑大小不一,在與肋板進(jìn) 行裝配加固時(shí),很難保證兩個(gè)預(yù)制肋板間的距離與竹子直徑的統(tǒng)一相符 性,往往會(huì)出現(xiàn)縫隙,加固效果不佳。 許多竹子房屋用處理過或天然的竹材來建 造，必要時(shí)輔以木材、泥漿、磚塊及混凝 土等 其它材料，可增加耐用性并豐富造型 。竹材有一般木材所不

10、及的優(yōu)點(diǎn)：收縮量 小，高度的割裂性、彈性和韌性 ， 很好的順紋抗壓力和抗拉力 我國的傳統(tǒng)竹子建筑我國在 2000 多年前，竹子就已用于民間房屋的建造，迄今 南方各省仍多采用竹子建造一些半永久性或臨時(shí)性的房屋、棚舍等。竹子在江南民 居建筑中 一般做夯土墻的骨料使用，可以使夯土墻更加堅(jiān)固耐用，也可以把竹子剖成長條編 成竹笆 作為圍墻、外墻，竹子還可以編織成窗間墻的防護(hù)網(wǎng)、護(hù)墻板或者做成框釘竹條用 作護(hù)窗板 b。 在云南，傣家竹樓屬熱帶雨林竹樓形式，包括德宏、景頗、西雙版納一帶。傣族民 居以木 柱承重，四周圍竹墻，為了通風(fēng)和防潮，房屋整個(gè)架空。竹構(gòu)架歇山頂，坡度很大， 屋面覆 以小平瓦或排草。濕熱帶的太陽眩光很強(qiáng)，所以墻體不能開窗，但又要保證通風(fēng)。 竹編的墻 透光柔和，既排除了眩光又可以通風(fēng) Mj。景頗族的竹樓是長脊短檐、架空低矮的干欄式建筑， 竹樓的架空