竹結構
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用竹材製成的結構。在中國南方盛產竹材的地方,用竹材建造房屋(見彩圖)由來已久。利用竹蔑編成的竹索做成能跨越20~30米的吊橋,稱為竹索橋,這種橋樑在中國的套用也有悠久的歷史。 結構用的毛竹在中國南方各地均能種植。一般 4~6年即可成材。毛竹的直徑為10~15厘米,中空呈管狀,內有橫膈,壁厚約為直徑的1/10。竹乾有節,節距從根到梢隨直徑減小而增大。竹材的強度主要由管狀纖維支持,一般三根纖維成束,稱為維管束。從竹壁內側的竹黃部分到外側的竹青部分,維管束逐漸密集。竹材在生長過程中,可認為是一根受風力作用的懸臂樑,與樹幹相似,為了適應任意方向的風力,竹乾呈圓形,但管狀截面則勝於樹幹,將材料集中於應力大的外部,並以竹節的橫膈作加勁肋保證局部穩定。維管束隨管壁應力由內到外逐漸增大而加密。
採用無節的竹壁小試件,按木材清材小試件類似的試驗方法,測定毛竹的各項力學性能與伊春海林的魚鱗雲杉比較。除受壓強度毛竹僅為魚鱗雲杉的1.5倍外,其他三項強度均為2倍,但各項彈性模量卻均稍低。木節、斜紋等天然缺陷對木材強度的影響很大,可是竹節反而使受壓和受剪的強度提高,僅順紋受拉強度因竹節而降低約30%。由此可見,竹壁可利用的強度遠高於木材。竹材不如木材便於再加工。通常用整竹製作結構。但整竹的截面有限,其承載能力受到限制。
中國曾對竹材在建築中的套用作了大量的研究。除測定竹材的物理力學性能外,還進行了整竹桿件承載能力、螺栓連線及竹屋架的試驗。提出了多種形式的竹結構。如填塊抵承連線的豪式竹屋架,可用於一般跨度的房屋;下弦用鋼材的螺栓連線的鋼竹屋架,可用於跨度較大的房屋。竹材幹燥時易開裂,當裂縫與螺栓連線的受剪面貼近或重合,將降低結構的安全度。竹屋架在節點處皆通過螺栓傳力。所以都在螺栓的一側加薄鋼板作成鋼箍,以保證螺栓連線的正常工作。竹材產區農民自建的竹材房屋皆用竹篾綁紮連線,當竹材風乾收縮後,在連線處發生鬆弛,使整個結構產生變形,所以這種連線不能用於永久性建築。竹乾材自重輕,便於架設多層建築的建造和維修時的腳手架,所以竹腳手架在中國曾一度得到大量套用。