2.5 茅草建筑材料与竹建筑材料
2.5.1 茅草建筑材料
至少10000年前，人类从洞穴走出，建造原始简陋的茅草屋，原木十字架，两脚落地，呈三角形，披以茅草，坡度大于60°，叫“天地根元造”。这是坡屋面的原形，坡屋面形式始于此。茅草是防水材料，它之所以能防水，全赖坡度大，雨水流速急；再是赖于铺草很厚，残存在草上的雨水不得下渗就已蒸干，但是雷雨连绵数日不晴，雨水就会从草缝中渗入。将草和木结构、砖结构、土结构相结合，以利用其质轻、防雨、保温隔热性能良好等生态效益，而且时间越长，其功效越强。例如，在我国胶东沿海地区，当地利用海草作为建材的历史可以追溯到5000年以前。
生活在南美高原的喀喀湖乌罗人用香蒲草修造的小屋是一种独特的草建筑。相传在远古时期乌罗人为躲避强敌，从极遥远的地方来到这里，他们用湖畔出产的香蒲草捆扎成小岛、住房，在湛蓝清澈的湖面上漂浮、生活、饲养家畜，呈现一种与美洲大陆其他各地都不相同的文化，成为湖面上独特的风光。这种草建筑是最理想的“生态建筑”，当底部的香蒲草腐烂并沉入水中以后，面上又会抽出新的枝叶及时填补了失去的部分，从而维持原有结构。6000年来乌罗人的浮岛建筑成为他们亘古不变文化的组成。
茅草屋早已不是穷困潦倒生活的替代品，而是现代人生活中的一个梦，体现了人们渴望大自然，返璞归真的向往。
研发茅草瓦轻松解决了古代茅草屋存在的缺陷，其具有现代茅草屋的优点，同时还具有不受屋顶形状限制、安装成本低、使用年限长等优势。可以说寓景茅草瓦的出现满足了对茅草屋有向往的人们，给长期生活在城市中的人们给予了心灵的洗涤。
在英伦诸岛建筑工艺中，茅草屋顶是最古老的一种。茅草一直用于盖村舍和农场建筑物，也曾一度用于建筑城堡和教堂。盖茅草屋顶是一项独特的工艺，常常是家庭世代相传的。像我们所使用的茅草屋顶工艺从中世纪以来几乎就没有什么变化。许多房主选择茅草屋顶不仅是为了美观，而且还因为他们知道茅草能使他们冬暖夏凉。
茅草屋顶的铺盖工艺不断革新，逐渐地克服了因真茅草屋顶容易着火、生虫、被风刮走的缺点。将真茅草编织成一个整体的茅草屋顶，编织茅草结构紧密，里面是菱形编织，正面则像铺盖上去的一样，编织茅草屋顶抗风性能强。茅草的着火、生虫、腐烂是后天形成的，所以只要在施工时处理就行了。一般茅草屋顶施工完毕，在茅草屋顶上洒上石灰粉，再浇些水即可达到防腐、防虫、阻燃，甚至可以延长茅草屋顶的使用寿命。编织茅草屋顶，施工就像穿衣服、戴帽子一样简单，直接把编织好的茅草屋顶直接套在屋顶上即可。如英国最近建造出草木预制板搭成的房屋，简约美观，环保天然，冬暖夏凉。草屋墙体很厚，将近0.5m，比普通砖混结构的房子隔热和保温效果都好，冬天可降低80%的取暖费，因为原料来自稻草，“碳足迹”很低。草屋掩盖石灰膏，防火防风但惧潮湿，设计人员满怀信心，声称如维护得当，草屋寿命可在百年之上。
仿真茅草，采用优质的进口铝加工生产，经过严格的氟碳工艺技术而制成。仿真茅草作为一种新型装饰性材料，它从原材料的选择到成品的加工都是由厂家自主创新的，仿真茅草颜色持久耐湿，装饰效果蓬松飘逸，它不仅轻质、防火、防腐、防虫，而且使用年限长，易于安装，是目前仿天然茅草最好的装饰性材料，也是当今旅游度假典型的标志性建筑。
仿真茅草的装饰效果人们有目共睹，它的自然展放给当地的建筑风格增添了另类的风景，同时也让茅草屋装饰建筑得以发展下去，成为中国园林不可或缺的建筑之一。
秘鲁阿普里玛克河畔的印第安人至今仍喜欢用一种叫“依素”（ichu）的草来架桥。每年4月雨季来临，依素草异常茂盛，人们用它拧成绳索，3天时间就可架成能使用2年的草桥。
2.5.2 竹建筑材料
竹材和木材同属天然生长，非均质和不等方向的材料。但彼此在外观形态、结构和化学成分上大有差别。竹材用于建筑艺术历史悠久。在汉代，能工巧匠利用竹子为汉武帝建造的甘泉祠宫，造型美观。盛产竹子的南方，竹楼是寻常百姓家的房舍。西南少数民族如傣族至今仍住竹楼，绿树芭蕉丛中掩映着座座竹楼，充满了诗情画意。竹子体轻质坚，皮厚中空，抗弯拉力强，浑身展现出力学美。科学家对竹子进行力学测定表明，竹子的收缩量很小，而弹性和韧性极强，顺纹抗压强度约为800kg/cm2；顺纹抗拉强度可达1800kg/cm2；其中刚竹的顺纹抗拉强度达2833kg/cm2，享有“植物钢铁”的美称。
21世纪以来，竹子作为房屋建筑材料的重要性逐渐得到人们的关注（图2-8）。在亚洲，许多低收入家庭利用竹子搭建房屋构架。即便使用其他材料，竹子也是建筑单元的主要组成部分。与许多无家可归的人们所使用的塑料、木材和石头等材料建造的房屋相比，廉价的竹建筑是经济实惠而不失安全性的选择。许多竹房屋用处理过或天然的竹材来建造，必要时辅以木材、泥浆、砖块及混凝土等其他材料，以建造不同风格的房屋，并增加其耐用性。
图2-8 各类竹建筑
建筑材料的全球性紧缺十分令人担忧，特别在发展中国家。木材及其他传统建筑材料的短缺及相应的价格上涨使以竹为原料的房屋建筑数量不断增加。
1.建筑竹房屋
①建造竹房屋：竹建筑技术最重要的优点是成本低廉但不降低建筑质量，而且经久耐用，占用空间少。此外，竹材利用也是弥补资源总量不足的可行选择。竹房屋比普通材料住宅的成本便宜20%。价格能够为贫困人口和偏远区的人们所接受。
②创造就业机会：竹房屋的建造和应用为一部分人提供了就业机会，与此同时增加的就业还有竹林种植、收割、粗加工、运输以及销售等。
③灵活性高：竹建筑的设计和建造更具灵活性，优点之一就是能够通过更换损坏部分而得到经常性的维护。而且，传统技术在现代建筑设计中的合理应用则是竹子的另一个优点。
④技术要求不高：大多数竹房屋的建造基于当地的技术水平，无需高技术的指导。竹子的多功能性为经济型乃至高档建筑提供了丰富的技术选择，而且竹建筑比较容易与先进技术结合使用。
⑤安全性高：由于质量轻、弹性好，竹子的抗震功能非常突出。在哥斯达黎加的7.6级地震中，位于震中的30座竹房屋保存完好，而周边许多混凝土房屋和旅馆难逃一劫，全部倒塌。
⑥舒适性：热带农区夏季气温很高，人们更愿意生活在竹房屋。在中国南方，特别是云南南部地区，人们至今仍然喜欢建造竹楼来避暑，享受竹楼的凉爽。
⑦原料获取容易：根据计算，每年只需70公顷的竹林就可建造竹房屋1000座。如果以木材为原料，需要砍伐600公顷天然林。
⑧适应性：长期以来，竹子以一种或多种形式得到广泛利用，因此对人们而言，竹建筑并不是一件新鲜事物，而且通过自助方式建造竹房屋，可使竹建筑与人们之间的关系得到发展。
⑨建造速度快：竹房屋只需很短的时间即可安装完成。这种效率有利于自然灾害救助，对快速减少伤亡或恢复灾区人民生活非常重要。一座竹房屋可在4～5h内完成。
⑩耐用性：经过适当处理的竹材使用寿命可达30年之久，而且，竹材种类的精心选择、防腐处理、辅助材料的使用以及老化或损坏部分的定期更换等都能增加竹房屋的耐用性。对竹材的皱缩和预处理可增加竹建筑的耐用性和抗损坏性能，这种竹材已得到广泛应用。
环境效益：环境效益是近年来的主要考虑因素。建筑项目应当尽量利用当地的原材料，采用节能型的设计，而且建筑材料本身不应对人体和环境造成危害，此外，劳动密集型技术可以安排更多的劳动力。研究表明，相同面积的建筑，竹子与混凝土的能耗比为1∶8。与钢材铁相比，相同过程中竹子的能耗仅为钢材的1/50。
限制森林砍伐：在热带地区的许多发展中国家，农村住房仍然主要取材于木材、茅草等林产品。森林资源的过分消耗和树木成熟的季节周期性造成木材原料的严重不足，而且，因为建造住房，一些国家的木材资源已面临枯竭。由此，竹子便成为替代木材的切实可行的选择。自然灾害发生时，发展中国家的通常做法是砍伐附近的森林以建造临时住所，这种行为既不经济也不环保。竹子可以作为木材的替代材料用于临时住所的搭建，以减少对森林无节制的砍伐，保护环境。
可持续性：社会、经济和环境的可持续发展是当前日益重要的问题。竹子本身所具备的特点符合可持续性发展的所有指标。竹子在2～3年内即可成材，而木材至少需要25年。竹子是世界上生长最快的植物，替代木材指日可待，只需利用当地的主要原材料和工具就足以建造简单经济的竹房屋。
2.竹子特性——建筑方面的优势
竹子的机械性能因竹子种类、年龄、气候因素、含水率和竹茎高度的不同而有所不同。竹子密度一般在500～800kg/m3之间。竹子具有很高的强度，尤其抗拉强度。竹子强度与木材不相上下。据报道，竹子强度的增长主要出现在3～4年，此后强度逐渐减弱。因此，根据竹子的密度和强度，普遍认为竹子的成熟期为3～4年。竹子的主要机械性能如下。
抗拉强度：1000～4000kg/cm2。
抗压强度：250～1000kg/cm2。
弯曲强度：700～3000kg/cm2。
弹性系数：1×105～3×105kg/cm3。
值得注意的是，竹子在弯曲强度方面的不足在一定程度上也是一种优点。由于竹子纤维的强度较高，如果超过弯曲强度，第一次开裂时并不会像木材一样彻底折断。这种特性为维修或更换竹建筑的损坏部分提供了可能性。而且相对于木材，竹子的抗震性在竹建筑中能够得以更好地体现。竹子另一个优点在于比木材更容易剪切。
根据竹资源清查和年采伐量限额的计算，可以预测人工竹林可收获的竹材数量，并制定相应的竹子管理计划。
竹材因其典雅秀丽，自然简约，源远流长，清新空灵，纹理坚韧细密，环保节能，成为一种很受欢迎的建筑材料。估计全球居住在竹建筑中的人口有1亿以上。在中国、越南、法国都出现了受广泛好评的竹建筑。