建筑結構模型研制及其在建筑工程教學中的應用

摘要：建筑結構模型對于建筑工程的教學有很大的幫助，但現在的模型一般都是采用替代材料制成，這樣模型的作用就大打折扣。本模型采用的是實物材料鋼筋制成，并介紹了它在建筑工程教學中的具體應用。

關鍵詞：建筑結構實物模型 研制 建筑工程教學

建筑模型在實踐中反復證明對于建筑工程的教學有很大幫助，它不僅增加了學生對于學習的興趣，而且將一些比較抽象的建筑概念得以直觀的反映和體現，使學生更好的理解和掌握相關知識。現在高校中建筑結構模型教學主要在建筑制圖課程當中使用，市場上也有一些廠家生產各種類型的建筑結構模型，但是這些模型基本上都存在兩個比較大的問題：第一，他們這些廠家生產的建筑結構模型由于考慮到制作、運輸、安裝、結構穩定等方面的原因一般都是采用有機玻璃等替代材料，而不是采用建筑當中使用的真實材料—鋼筋，這樣模型的作用實際上就大大打了折扣，很多比較重要的內容無法體現，比如鋼筋梁柱之間的錨固、鋼筋的搭接方式和鋼材本身的一些外部材料特征等。第二，模型只是一個硬件，他還缺少一個與之配套的軟件—模型的說明（模型內容的反映及與之關聯的知識的延伸），一般廠家都不提供這個說明，主要是因為他們缺乏相應技術力量及他們的模型反映的內容相對比較簡單，只是反映結構構造。另外，單有這個模型實際上教學的效果就很大程度上取決于授課老師的水平，水平高的話可能會有比較好的效果，如果一般他的作用就不太顯著。通過這個配套說明，結構模型所反映的內容就不單單是建筑構造，而且它可以把建筑材料、實驗、預算、施工、混凝土構造要求等內容綜合反映，并且可以通過它把一個框架結構整個的施工過程講解，這樣它的作用就大了很多，也減少了由于教師水平的差異帶來的不足。

一、建筑結構模型設計

建筑結構模型的設計圖紙詳見附圖一，模型為兩層，每層兩個方向各兩跨的結構，為增加其穩定性和方便觀看，下層將一半的高度設置在土中。為了更好的反映相關內容，梁柱斷面采用1：1的比例，梁長和柱高采用縮小比例2：1。梁柱錨固處鋼筋采用焊接方式固定，以保證整個結構的穩定性，如還是不足或梁的撓度過大，采用有機玻璃模板進行固定。

二、建筑材料及實驗

對于工程當中購買的鋼筋，一級小規格的鋼材一般是圓盤形式，二級及三級的鋼筋一般是直線線材形式，長度通常為9米。并且在鋼材表面上有一些標示，如廠家商標、規格、直徑等，通常是沒隔2M出現一次。對于鋼材表面的形式有兩種：光圓和帶肋。帶肋又有兩種，分別為螺紋肋和月牙肋。因此在制作模型時對于板筋選用光圓鋼筋，梁處的鋼筋選用螺紋肋，柱筋選用月牙肋。

在從廠家購買鋼材后其必須提供出廠合格證，這是工程驗收的必備質量保證資料。對于出廠合格證的形式有兩種，一是廠家提供原始合格證（蓋廠家紅章），另外也可在廠家原始合格證上加蓋經銷商的紅章。

由于鋼筋是工程當中特別重要的材料，所以需對其材料進行見證取樣檢查。取樣的方法是按照規定取一定長度的鋼筋拿到具有資質的檢測單位檢查，并且要出具相應的檢測報告。檢測的指標通常為四項：屈服強度、抗拉強度、伸長率、冷彎性能，前兩項為力學性能指標，后兩項為塑性指標。

三、建筑結構構造及施工

鋼筋的連接形式有三種：綁扎連接、焊接、機械連接，建筑工程當中主要是用前面兩種，機械連接采用的比較少。為了學生直觀的認識這這三種連接形式，模型制作時這三種連接方法在不同部位都出現。板筋的連接采用綁扎形式，所有的邊柱和角柱采用機械連接中的套絲對接連接，中柱采用電渣壓力焊連接，梁筋采用閃光對焊連接。對于焊接工程當中也要出具檢測報告。

現在建筑施工圖紙一般采用平法標注的形式，有了模型之后就可將圖紙和模型進行對比，學生能更好的認識鋼筋的布置。比如KL1（2A），表示梁的編號為KL1，該梁有兩跨，并且一端懸臂，梁的斷面為200*600，箍筋為8雙肢箍，間距為200MM，加密區間距為100MM，上部布置2根通長18鋼筋，負彎曲處設置5根18鋼筋（原位標注），分上下兩排布置，上排斷點為凈跨徑的1/3，下排為1/4。腰部設置兩根16的抗扭構造鋼筋，下部布置3根通長的20鋼筋。另外，梁柱錨固連接處的構造要求也是采用平法圖集當中的規定，模型結構中選用的是《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖》（03G101—1）中的要求，對于柱頂處與梁錨固采用43頁非抗震KZ邊柱和角柱柱頂縱向鋼筋構造中詳圖B和44頁非抗震KZ中柱柱頂縱向鋼筋構造中詳圖B的做法，對于梁采用57頁非抗震樓層框架梁KL縱向鋼筋構造彎錨的做法，對于懸臂端采用66頁中各類梁的懸臂端配筋構造詳圖C的做法。模型中板負彎曲鋼筋處的分布鋼筋采用6間距為250MM。

模型在設置時為增加其穩定性而在柱鋼筋外側設置了有機玻璃，這相當于柱模板，因此在有機玻璃和鋼筋之間設置混凝土保護層墊塊，墊塊采用水泥砂漿制作。

參考文獻：

[1]《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖》（03G101—1），中國建筑標準設計研究院，2003

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