結(jié)構(gòu)模型制作工藝

朱江南　解建超

[摘要]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和理論分析,結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),著重講述幾種常用模型構(gòu)件的制作工藝,包括方桿、圓桿和紙帶的制作。

[關(guān)鍵詞]制作工藝 桿件 紙帶

中圖分類(lèi)號(hào):J59文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0920147-01

一、引言

《結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)競(jìng)賽》是一門(mén)面對(duì)土建類(lèi)大學(xué)本科學(xué)生,旨在培養(yǎng)知識(shí)運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力的新型學(xué)科競(jìng)賽。到目前為止,他已有十多年的歷史。近年來(lái),我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)飛速發(fā)展,各種結(jié)構(gòu)形式相繼涌出,那些形式新穎、自重輕,承載大,形態(tài)優(yōu)美的結(jié)構(gòu)形式則更是備受青睞。雖然土建類(lèi)學(xué)生與日俱增,但由于理論與現(xiàn)實(shí)的差異性,他們還缺乏那種獨(dú)立創(chuàng)新的能力。面對(duì)這種形勢(shì),為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與動(dòng)手能力,眾多高校和部分地區(qū)相繼推出了結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)競(jìng)賽。

而模型制作就相當(dāng)于現(xiàn)實(shí)生活中建筑物的施工,施工質(zhì)量的好壞直接決定了建筑物承載力和使用性能。毫無(wú)疑問(wèn),制作工藝是結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)大賽中至關(guān)重要的,是成敗與否的關(guān)鍵。

二、模型構(gòu)件的制作

模型的主要構(gòu)件有桿件和紙帶,桿件又分三角形,方形,圓形。下面就幾種主要構(gòu)件的制作進(jìn)行詳細(xì)講解。

(一)方形桿件的制作(以1cm×1.5cm尺寸為例)

動(dòng)手前有兩個(gè)重要工序:一、分工合作,在制作模型前分配好每個(gè)人的任務(wù),一個(gè)代表隊(duì)一般由三人組成,其中一人專門(mén)負(fù)責(zé)涂膠水,從頭到尾由此一人承擔(dān),另外兩人則專門(mén)負(fù)責(zé)卷?xiàng)U及裁紙。二、計(jì)算,所要制作桿件厚度為兩層,那么要用的白紙的寬度大概為1.5+1+1.5+1+0.3×4+1.5+1+1.5+1=11.2cm,因考慮到外層紙比內(nèi)層紙要寬。為敘述方便,三名同學(xué)分別用A、B、C代名,負(fù)責(zé)卷?xiàng)U的同學(xué)分別為A、B同學(xué),涂膠水的為C同學(xué),接下來(lái)進(jìn)入實(shí)際操作。

三個(gè)人分配好位置,A、B兩人緊靠坐在書(shū)桌的一邊,C同學(xué)站立在對(duì)面,將玻璃板平鋪在書(shū)桌上,玻璃板的一邊與書(shū)桌的一邊平齊,再將白紙平鋪到玻璃板上,注意是要沿著順紋方向卷?xiàng)U。A、B同學(xué)將木棍與白紙邊緣齊平,向前轉(zhuǎn)動(dòng)90度,卷的時(shí)候木棍與白紙緊貼不能滑動(dòng),此時(shí)C同學(xué)緊緊按住白紙不讓白紙滑動(dòng),A、B同學(xué)則同時(shí)將木棍與白紙使勁向后拉,讓白紙出現(xiàn)一個(gè)明顯的棱角,此時(shí)A、B同學(xué)還可以用手指甲在白紙上來(lái)回移動(dòng),有助于棱角的形成,但注意不要傷紙。當(dāng)一邊的棱角出來(lái)后,C同學(xué)繼續(xù)按緊白紙,A、B同學(xué)按緊白紙與木棍將其一塊向前轉(zhuǎn)動(dòng)90度,同時(shí)使勁往后拉,重復(fù)上面步驟使其出現(xiàn)另外一個(gè)棱角,依此類(lèi)推不斷向前轉(zhuǎn)動(dòng),直到木棍的每條邊上都有兩層白紙。為使紙層之間接觸更加緊密,棱角更鮮明,在向前卷動(dòng)的過(guò)程中可以用一個(gè)比較光滑的實(shí)物如玻璃杯,利用杯壁來(lái)回用力壓實(shí)木棍上的白紙。卷完兩圈后,將木棍向后退回一圈,使木棍的每邊只保留一層白紙,接下來(lái)開(kāi)始涂膠水。A、B同學(xué)保持白紙緊貼木棍,并保持木棍不動(dòng),C同學(xué)則在被退回的白紙上涂膠,為避免膠水干燥太快,一次只能涂一條邊。C同學(xué)將膠水從A端連續(xù)擠到B端成一直線,再用卡片將膠水沿白紙順紋方向前后抹開(kāi),前后來(lái)回兩次,再將卡片從A到B來(lái)回兩次,涂膠過(guò)程中卡片應(yīng)保持一定角度,用力要適中,使得從A到B的紙面上的膠水厚度均勻。涂膠完畢,C同學(xué)按緊白紙,A、B同學(xué)則用力往后拉木棍,用力均勻向前卷動(dòng)木棍,向前卷動(dòng)90°后保持不動(dòng),用力按木棍使膠水與兩紙面粘合密實(shí),不留空隙,防止起泡,此時(shí)可借助玻璃杯來(lái)回壓實(shí)將多余的膠水從側(cè)面排出。這樣就完成了一條邊的涂膠制作,重復(fù)上面的步驟卷完所有的邊。卷完最后一邊用劃紙刀用力一次性切斷白紙,再將白紙的邊緣用手輕輕粘到卷好的桿上。做完一根桿件后不要急于將木棍抽出,因?yàn)榇藭r(shí)的白紙?zhí)幱跐駪B(tài),非常軟,必須等桿件完全干燥后再抽出。為加快干燥可借助吹風(fēng)機(jī)直接烘干,但不要太近,吹風(fēng)機(jī)得來(lái)回移動(dòng),使桿件受熱均勻,這樣干燥后軸向抗拉壓強(qiáng)度也均勻。

在卷?xiàng)U的過(guò)程需要注意的問(wèn)題有:1. C同學(xué)最好面對(duì)光源,讓光線射到剛涂的膠水上,這樣反光容易看清膠水是否涂均勻,同時(shí)A、B同學(xué)可從側(cè)面看膠水哪里有薄有厚。2. C同學(xué)涂膠水不能太多,只需薄薄一層附在白紙上即可,動(dòng)作得迅速熟練,以避免膠水干燥。3. 木棍比制作的桿件稍長(zhǎng),以使卷?xiàng)U時(shí)方便拉緊木棍與白紙也方便抽出。

(二)圓形桿件的制作(以50cm長(zhǎng),內(nèi)徑2cm的三層圓形桿為例)

知道了方形桿件的制作方法,制作圓形桿件也就非常容易了。施工前的準(zhǔn)備和前面一樣,分工合作,只是計(jì)算應(yīng)為π×4+π×(4+0.6)+π×(4+1.2)+0.1=13.8π+0.1。加上0.1是因?yàn)閳A桿不像方桿那樣開(kāi)始可以剛好一個(gè)圓周貼在塑料管上,必須有0.1cm的重疊才能使白紙和圓管貼緊。

首先將白紙和塑料管與桌子邊緣齊平,A、B同學(xué)將兩端的白紙緊貼塑料管,時(shí)刻貼緊,不能產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng),卷完一圈則將白紙邊緣慢慢往里塞,當(dāng)要做的桿件太長(zhǎng),A、B同學(xué)難以控制時(shí)可借助C同學(xué)的一只手負(fù)責(zé)中間部分,C同學(xué)另一只手按緊桌面上的白紙不動(dòng)。全部塞好后使勁往后拉桿,使白紙緊貼塑料管,拉好后從兩端檢驗(yàn)一下重疊的長(zhǎng)度是否相同,大約都在0.1cm左右。接下來(lái)C同學(xué)開(kāi)始涂膠,涂膠的方法同前一樣,都要迅速熟練,不同的是涂膠水的寬度應(yīng)為圓桿的半周長(zhǎng),涂好半周后,用前述的方法粘結(jié)紙層,此時(shí)不再用玻璃杯壓實(shí)圓桿,而是重新自制一個(gè)小工具,用一個(gè)內(nèi)徑比塑料管外徑稍大的半圓弧形塑料管,套在桿件上來(lái)回壓實(shí)桿件,每卷動(dòng)半圈壓實(shí)一次,直到完成桿件。

(三)紙帶的制作(以2cm寬三層紙帶為例)

紙帶的制作方法有二種,一種是將紙帶一層一層直接往模型上貼,一種是先貼好三層,再一次性貼到模型上,這兩種制作方法各有他們的優(yōu)缺點(diǎn),但考慮到有時(shí)第一種方法施工上難以實(shí)現(xiàn),故一般采用第二種制作方法,下面也將詳細(xì)講述第二種方法。

紙帶的制作可以三人也可以兩人,在此只講述兩人合作的方法,首先切出三條寬度為2cm,長(zhǎng)度一致的紙帶,A同學(xué)將紙帶的一端用透明膠貼在桌面上,C同學(xué)拉緊另一端將紙帶拉直,C同學(xué)負(fù)責(zé)涂膠,膠水從A端到C端,一次性快速涂完,A同學(xué)則拿另一條紙帶緊跟在涂膠水的卡片后,快速將其與涂膠水的紙帶粘合,全部粘合后用玻璃杯從A到C端壓實(shí)兩次,然后再粘第三層紙帶,方法同前。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著“結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)大賽”受到越來(lái)越多高校的關(guān)注,結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)理論與制作工藝也逐漸走向成熟。結(jié)構(gòu)比選、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)、方案簡(jiǎn)介、應(yīng)用前景、方案圖、構(gòu)件詳圖、計(jì)算簡(jiǎn)圖、荷載分析、內(nèi)力分析、承載能力估計(jì)、節(jié)點(diǎn)處理等一系列流程化過(guò)程,將結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)程序化、規(guī)范化。然而,作為一門(mén)學(xué)科競(jìng)賽,它還不成熟。特別是,到目前為止,還沒(méi)有一本真正參考指導(dǎo)教材,為了填補(bǔ)這一領(lǐng)域的空白,在此寫(xiě)下結(jié)構(gòu)模型制作工藝一欄滿足廣大結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)愛(ài)好者的需要。嚴(yán)密而清晰的設(shè)計(jì)理論,純熟的制作工藝還亟待我們?nèi)ネ晟啤?/p>