苏 娜 费本华 邵长专 周 慧 王晓欢 方长华 马欣欣 刘焕荣

(1 国际竹藤中心北京 100102；2 香港中文大学建筑学院香港 999077；3 清华大学土木水利学院北京 100084；4 国家林业与草原局北京林业机械研究所北京 100029)

竹类植物是地球上生长最快的禾本科植物，一次种植永续利用，资源丰富[1]。竹材具有较高的抗压、抗拉和抗弯性能以及优良的韧性，轻质高强，与木材相比优点明显[2-3]。圆竹具有中空、壁薄、有节的结构形态，从物理力学角度看，是一种很好的筒体结构，比等直径的实心杆具有更大的抗弯强度和惯性矩[4]，用于建筑材料时具有优良的抗弯性能和稳定性。此外，竹材天然可降解的属性使得竹建筑在整个建造过程中所产生的能耗、污染也远远小于砖石、混凝土类型的建筑[5]，并且竹材在整个建筑生命周期内具有碳汇的功能[3，6]，属于可持续建筑材料。目前，竹材由于其优良的材料性能、独特的文化属性和可持续发展的潜力，得到越来越多的国内外当代建筑师的关注。

1 圆竹在拱形结构中的适用性

竹材由于其壁薄中空的属性，易直易弯，易刚易柔，在用于建筑结构材时可以创造多种结构类型，常见的如梁架结构、编制结构、拱结构、穹顶结构、空间结构以及拉索结构等[6]，其中拱结构和穹顶结构较易创造出完整的大跨度空间[7]。

拱是在自身平面内的竖向载荷作用下产生水平推力的曲杆[8]，拱与其支座或拉杆构成拱结构，拱结构是一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲线或折线构件，在外载荷作用下，拱主要承受压力，拱结构支座即拱脚承受水平推力，跨度越大，推力越大[9]。……