图一:竹子资源分布。
全球的竹林面积约2000多万公顷,分别位于热带、亚热带至暖温带海拔600-1000米以下的平原和丘陵地区,根据其自然分布可划分为亚太竹区、美洲竹区和非洲竹区。亚太竹区为全球最大的竹类植物分布区。面积占世界近一半,竹种资源则占到全球的八成左右。
但是竹子作为建筑材料也有致命伤。最大的问题就在于难以标准化。大小不一、参差不齐的截面令节点处理变得十分困难。再加上竹子特有的空心结构,对节点的固定更是一个挑战。所以这次首先整理了目前常见的一些竹子节点的细部做法和大家分享,一起学习。
开始设计竹节点之前你需要知道的……
1、不要使用刚刚采摘的青竹。要用风干过的竹材。这是因为风干之后竹子的尺寸会发生变化。如果用青竹直接建造,几周之后竹子尺寸收缩了,节点会松动。
2、不要使用感染虫害的竹子,竹子采收之后要先经过防虫处理才可以使用。
3、不要使用开过花的竹子。竹子通常在地下根茎出现问题或者有严重的病虫害时才开花,开过花之后就会枯死。
4、不要使用有纵向裂纹的竹子。
5、善用竹子的竹节。它们是一根竹子中强度最高的地方。
6、竹子不适合横向受力。
图二 竹子开花
上个世纪八十年代,四川甘肃等地的箭竹林大面积开花,随即成片死去,其规模之大,竟使当地的野生熊猫闹起了饥荒。
竹子节点几种制作方式
一、捆扎式
和木材不一样,普通的铁钉并不适合竹子。不仅空心的竹子和铁钉之间没有足够的接触面积,摩擦力不够。铁钉还会破坏竹子,令竹子开裂。因此最常见的传统做法就是用绳子捆扎的方式来进行连接。
图三 捆扎连接
可以用来捆扎的材料有很多种,纯天然的材料有:棕榈的纤维、段树皮、竹篾、藤条。现在的工业材料像铁丝、塑料绳也可以用来捆扎。
图四 用竹篾捆扎
利用竹篾干缩的自然性质,捆之前把竹篾打湿,捆好干燥后,竹篾收缩,节点就会变得很紧。
捆扎的问题在于竹子是圆形的,表面光滑,形状又不是很规则。因此为了能更好的捆扎竹节点,通常要配合竹子的切割方式和竹钉(梢)。
几种切割方式
从左至右:单耳,双耳,斜切,长笛口,鱼嘴
几种切割方式的应用
利用单耳进行T型垂直连接
利用双耳进行T型垂直连接
利用鱼嘴和竹钉进行T型垂直连接
利用鱼嘴和竹钉进行十字型垂直连接
利用竹钉进行平行方向连接
图五 捆扎连接 武重义工作室作品
图六 捆扎连接 武重义工作室作品
二 、榫卯式
这种木材常用的连接方式,对竹子不利,但是经过特殊的设计仍然可以使用。连接部分通常用硬木做成插销。
图七 榫卯连接方式基本原理
三、金属连接件
使用金属连接件的节点又可以分成两大类:一类是沿用传统榫卯连接的思路,把木或者竹钉换成金属构件;另一类是仿照钢网架的节点,把竹竿按照金属杆来进行节点设计
(a)榫卯金属连接件
图八 螺栓连接基本原理
螺栓连接方式最精彩的要数何陋轩,节点设计利用金属的弹性,起到了固定支承,防止孔洞破坏的作用,还考虑到了安装的简便性。
图九 何陋轩螺栓连接节点设计
(a)钢网架节点
钢网架节点基本上是模仿钢网架的连接方式,把钢杆或者木杆换成竹材。
图十 网架节点
这类节点设计的难点是如何把竹子和金属接头连接起来。
一来二者强度差别太大,接头部分竹材很容易破损。
二来空心的竹子和钢构件接触面太小,固定不牢。
目前常见的有两种方法来解决这些问题。
第一种是利用木头作为中介。竹子空心的部分先用木料填实,然后再在木头上连接金属构件(如图十一)。
图十一 以木头为介质的节点设计
第二种方法是为了增加杆件强度,采用套钢管,灌水泥的方式,这样处理过的竹子主要受力部分变为了内部的水泥和钢管,竹子本身变成了外部装饰作用的表皮。
图十二 2013年云林农博会竹构设计用水泥和钢管加强竹制杆件
视频展示了云林农博会竹构节点制作的详细过程
整理完竹子的连接方式,接下来会整理竹建筑各个部分的做法。看过的资料有限,一定有很多局限。希望能抛砖引玉,吸引更多的人一起讨论起来~
参考资料
http://www./working-with-bamboo/joining-bamboo
https://www.douban.com/photos/album/28261479/
http://bambus./eng/
http://solomo./archi/8598-archit