房屋建筑模型教具制作探討

劉 捷 馬 馳

(武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北 武漢:430080)

房屋建筑模型用作教具,是教學(xué)過程中應(yīng)用的一種教學(xué)輔助工具,應(yīng)用模型是增加學(xué)生對所學(xué)知識產(chǎn)生感性認識的一種有效的方法。房屋建筑模型是建筑及其相關(guān)專業(yè)(環(huán)境藝術(shù)設(shè)計、裝飾藝術(shù)設(shè)計等)專業(yè)課程必不可少的教輔用具,教學(xué)模型具有結(jié)構(gòu)清晰,表達直觀,易于接受的特點,頗受專業(yè)教師和學(xué)生的歡迎。本文結(jié)合《建筑模型制作》課程,主要從教學(xué)用房屋建筑模型制作工具、材料和施工工藝等方面來探討制作房屋建筑模型的最佳方法。

1 房屋建筑模型教具特點

房屋建筑模型用作教具根據(jù)模型應(yīng)用范圍不同分為建筑制圖類、建筑力學(xué)類、建筑構(gòu)造類、建筑結(jié)構(gòu)類、建筑施工類、建筑設(shè)備類等。根據(jù)相關(guān)課程需要,模型教具有立模、掛板,有靜態(tài)模型和動態(tài)模型。

教學(xué)模型按一定的比例縮小制作,立體直觀地、部分透明地展現(xiàn)了房屋建筑物的各種構(gòu)件的組合及形態(tài),科學(xué)合理的展示了建筑構(gòu)件、建筑節(jié)點、建筑結(jié)構(gòu)層次、建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)(如鋼筋布置等)。適用于房屋建筑學(xué)、建筑構(gòu)造學(xué)、建筑施工以及建筑實訓(xùn)等直觀教學(xué)。

2 房屋建筑模型制作材料

制作房屋建筑模型的材料種類繁多,各種不同的材料具有不同的色彩、表面質(zhì)地、肌理等特征。材料的使用主要從建筑模型的功能特點出發(fā),使材料能充分發(fā)揮建模藝術(shù)的表現(xiàn)力和模型教具的教學(xué)特點。常用材料包括以下分類:

(1)紙質(zhì)類,如:卡紙、瓦楞紙、紙箱板等。主要用于模型方案設(shè)計階段。

(2)木材類,如:樸木、硬紅木、軟木板、夾板、竹子等。這類材料是古建筑模型、園林小品、建筑裝飾配件必不可少的材料。

(3)塑料類,如泡沫塑料、ABS板、PVC板、有機玻璃板等。各種不同的塑料材料,由于自身特點不同,在建筑模型制作領(lǐng)域內(nèi)有不同應(yīng)用范圍。

(4)金屬類,如各種鐵絲、鋼絲、銅線等材質(zhì)。主要用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的配筋模型表現(xiàn)。

(5)其它材料,作為建筑模型制作的輔助材料,如,制作草地用的草粉,制作地形高低用的泡沫粉,制作樹木用的塑料粉、制作地面道路用的即時貼等。輔助材料主要用于建筑模型場地的制作。

3 房屋建筑模型教具制作工藝

3.1 制作主要設(shè)備

制作建筑模型時,除紙質(zhì)材料外,其它材料的切割成形主要采用電腦雕刻機,由于電腦雕刻機的控制軟件和繪制建筑施工圖的Auto CAD軟件可通過文泰軟件使其具有互通性,所以給建筑施工圖的輸出雕刻制作建筑模型,帶來極大的便利。

電腦雕刻機分為機械式雕刻機和激光雕刻機。機械式雕刻機主要用來雕刻ABS板等薄型板材;激光雕刻機主要雕刻亞克力板等厚型板材。

3.2 制作模型工藝流程

教學(xué)模型一般根據(jù)教學(xué)需要設(shè)計,模型的展示需要有直觀性,立體感,能形象的反應(yīng)建筑內(nèi)部構(gòu)造,因此任何一件模型首先都必須進行精心的設(shè)計,繪出設(shè)計圖紙。依據(jù)模型設(shè)計圖,在3ds max軟件中將建筑模型按所需比例繪制出立體模型,分析建筑模型的空間形態(tài)和組合關(guān)系。根據(jù)分析結(jié)果在Auto CAD軟件中繪制出模型立面圖(要考慮雕刻刀具損耗和組合拼接方式),然后輸出到文泰軟件中,使其生成雕刻路徑。在編輯雕刻路徑時,既要注意路徑要完整閉合、不能交叉,又要注意路徑不要重復(fù)。由于除激光雕刻機外,目前的機械加工切割類雕刻機加工材料是通過雙面膠或夾臺固定材料到加工平面上,所以在路徑順序編輯時,要考慮先內(nèi)后外的加工順序(路徑順序設(shè)置可在文泰軟件中完成)。模型制作工藝流程見圖1。

圖1 模型制作工藝流程

3.3 模型制作要點

(1)模型設(shè)計

建筑模型教具應(yīng)具有表達清楚、結(jié)構(gòu)鮮明、尺寸準確、比例合適等特點。模型具有最為直觀的展示性,教學(xué)中模型的應(yīng)用對學(xué)生的視覺具有極強的沖擊性,因此教學(xué)模型的展示體或面必須與教學(xué)知識點緊密結(jié)合,使教學(xué)內(nèi)容更容易被學(xué)生接受。教學(xué)模型設(shè)計應(yīng)注重模型的構(gòu)造,模型的色彩組成,以及模型的比例。

教學(xué)模型是教學(xué)輔助工具,模型的設(shè)計應(yīng)緊扣課程的知識點,合理設(shè)計模型的構(gòu)造。比如基礎(chǔ)模型,用于講解基礎(chǔ)構(gòu)造組成時,主要展示模型的外形輪廓,用于講解基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)組成時,則需要體現(xiàn)基礎(chǔ)鋼筋的配置、位置等,模型設(shè)計就需要外輪廓材料采用透明材料,內(nèi)空能合理設(shè)置鋼筋。如圖2,3。因此教學(xué)用房屋建筑模型往往只展示建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的一個部分,而不是展示一個完整的建筑物。

教學(xué)用房屋建筑模型往往需要表現(xiàn)不同的構(gòu)件組成,可以將不同類型的構(gòu)件用不同色彩表示,便于學(xué)生分辨。

在電腦雕刻前,首先要考慮模型比例問題。依據(jù)教室大小、學(xué)生人數(shù)大小以及加工幅面大小等因素,設(shè)置模型的比例。

以框架房屋構(gòu)造模型(如圖4)制作設(shè)計過程為例,該模型的制作大致分為四個步驟。第一步,模型整體設(shè)計。該模型主要體現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)體系,即模型需要很直觀的反映結(jié)構(gòu)的板、梁、柱、基礎(chǔ)的關(guān)系,同時還需要反映圍護結(jié)構(gòu)填充墻、門窗等與結(jié)構(gòu)的聯(lián)系關(guān)系,因此,模型設(shè)計時,我們采用在框架結(jié)構(gòu)上局部位置安裝填充墻,選一個方向的基礎(chǔ)裸露,將不同的構(gòu)件用不同的顏色區(qū)分,樓板采用灰色,梁柱基礎(chǔ)采用紅色,填充墻采用白色,門窗采用藍色。

第二步,模型大小的確定。該模型屬于固定模型,不要求經(jīng)常搬動,但結(jié)構(gòu)體系要求反映清楚,研究了各種觀看視角和效果,將模型比例確定為1∶10。

第三步,模型材料選擇。該模型整體設(shè)計為半開敞式,不需要反映構(gòu)件內(nèi)部構(gòu)造,因此主要材料選用PVC塑料板,在板面粘貼即時貼一方面可以遮蓋板縫,另一方面可以使板面具有顏色。

第四步,模型圖形繪制。對框架的各構(gòu)件進行分析,采取框架柱通長,縱橫向梁用膠和釘與柱側(cè)相連,樓板在柱相應(yīng)位置挖孔,使柱能穿過樓板,樓板擱置在梁上,采用以上方式將各構(gòu)件分解,分別繪制柱、梁、基礎(chǔ)、樓板、填充墻等圖形。

(2)雕刻機操作技巧

雕刻機是模型制作過程中用來切割板材的主要設(shè)備。在雕刻時不同厚度的板材與加工平面的連接使用不同的方法。如2毫米厚的ABS板、PVC板或者有機玻璃板,在連接時可使用雕刻機專用的雙面膠連接,同時在粘接雙面膠時,也要注意根據(jù)雕刻圖形復(fù)雜程度不同,進行高密度或低密度的粘接。當?shù)窨贪宀牡暮穸却笥?毫米厚度時,可考慮使用鉗子或卡頭,將板材固定到加工平面的四周,然后雕刻。電腦雕刻的過程中,對于厚板材的雕刻要不間斷的監(jiān)視雕刻進程,要設(shè)置好雕刻路徑的先后順序,不斷清掃加工平面的粉塵,便于刀具雕刻。

表1為我們使用皮卡雕刻機(CTE8090S)加工建筑模型材料時,對于不同類型材料和刀具設(shè)置的參數(shù)。

表1 不同材料和刀具雕刻機參數(shù)設(shè)置

雕刻硬質(zhì)材料時應(yīng)注意,刀具較小時,材料較硬,適當減小進刀量,減慢切割速度。在要求較大進刀量時,適當減慢主軸轉(zhuǎn)速。要求較高光潔度時,要減小進刀量,提高主軸轉(zhuǎn)速,提高切割速度,增加重疊量。

雕刻軟質(zhì)材料時應(yīng)注意,在要求較高光潔度時,在材料不粘刀具的情況下,適當提高轉(zhuǎn)速,降低切割速度,增加重疊量。

上述參數(shù)并非絕對,在具體操作時應(yīng)根據(jù)不同情況適當調(diào)整,找出最合理的加工參數(shù),做到在保證精度和質(zhì)量的前提下,達到最佳的生產(chǎn)效率。

(3)成型粘接方法

在粘接塑料板材時使用的粘接材料是氯仿。該種粘接劑是通過腐蝕板材實現(xiàn)粘接的,具有粘接牢固、有毒等特點。所以在粘接過程中可使用注射器或小排刷筆,將氯仿液體自然流淌過組合板材縫隙間,實現(xiàn)粘接自然,不能流淌到非粘接面,從而影響建筑模型的美觀效果。

4 建筑模型在教學(xué)中的應(yīng)用

教學(xué)是一個信息傳遞的過程,現(xiàn)代教學(xué)傳遞信息的常規(guī)教學(xué)輔助工具比較多,如掛圖,實物模型,多媒體,錄音,視屏錄像等。不同的媒體又有其各自的特性。如掛圖是平面靜止的圖片,是側(cè)重于原理的分析,揭示內(nèi)在規(guī)律。錄音設(shè)備是刺激聽覺,在英語教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。錄像是以刺激視覺為主的媒體,它側(cè)重于反映事物的形象、色彩、運動,并能方便地控制重復(fù)、慢放、靜止等操作。多媒體教學(xué)是目前應(yīng)用較廣的一種教學(xué)方法,它能極好的豐富課堂內(nèi)容,模擬許多試驗過程。而實物模型,能反映物體真實的外觀、變化和運動過程。

結(jié)合《建筑模型制作》課程的實訓(xùn),開發(fā)建筑模型的制作,一方面可以通過親自制作模型,激發(fā)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習興趣,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)操作活動情境,加深對房屋建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造的了解。另一方面制作的模型作為其他專業(yè)課的教學(xué)輔助工具,在教學(xué)中得以應(yīng)用。建筑模型能反映房屋及其構(gòu)件的真實構(gòu)造,能反映構(gòu)件的連接關(guān)系,使學(xué)生建立良好的空間感,雖然沒有多媒體帶來的動畫效果,卻可以和學(xué)生建立比較親近的互動。

5 結(jié)束語

結(jié)合建筑工程專業(yè)課程制作的教學(xué)模型是一種重要的教學(xué)輔助工具,模型的設(shè)計效果必須能反映建筑工程的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)、受力特點、施工工藝、使用過程等方面,隨著建筑工程的發(fā)展,將會出現(xiàn)很多新的結(jié)構(gòu)形式,構(gòu)造方法,因此模型的設(shè)計也會不斷發(fā)展,同時,制作模型的新材料在不斷增加,制作工具和工藝也在不斷提高和改進,教學(xué)模型的制作會越來越簡單,模型的樣式會越來越多樣。

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