CN104167148A - 具备光指示功能的建筑结构综合教学模型 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑类教学用具领域，具体涉及具备光指示功能的建筑结构综合教学模型。本发明至少包括基础工程和主体工程；本发明还包括用于指示上述钢筋骨架上各梁柱受力方向和弯曲幅度的指示单元，所述指示单元包括灯光指示箭头和灯光指示带，所述灯光指示箭头的指示方向与相应梁柱的整体受力方向同向布置；灯光指示带对应各梁柱数目设置为多组，每个梁柱上的每组灯光指示带均为弯曲幅度不同的两条以上，其长度方向与相应梁柱长度方向同向，且其弧度方向与相应梁柱的实际受力弯曲方向同向布置。本发明立体性强，各结构基础的集成度高，学员的直观接收效果好，可有效提升目前建筑类院校的教学培训效果。

Description

具备光指示功能的建筑结构综合教学模型

技术领域

本发明属于建筑类教学用具领域，具体涉及具备光指示功能的建筑结构综合教学模型。

背景技术

建筑是人类生活元素中最重要的组成部分之一，无论是哪个国家，都把各个时代的建筑当作自己文明的延伸。随着城市化进程的不断加速，建筑类专业人才的需求越来越大；院校作为建筑类专业人才的培训摇篮，对建筑行业内新鲜学业的持续注入更是起到了至关重要的作用。

在目前的院校培训中，国家虽然针对各种建筑基础和结构而颁发了诸如《11G101系列图集》等多种图纸系列以便于实际教学；然而，显然的，单纯依靠乏味而不具备立体感的平面二维图纸，是不可能让学员确实的感受和学习到图纸内的诸多而繁杂的基础结构的。与其他专业类别不同，建筑类专业教学更贴近于实习和实践，以确保学员在脑海中形成深刻的立体思维模式，从而加深学员影响。在传统的建筑类专业教学中，由于现实中的建筑内部结构完全都被混凝土等外在表层加以覆盖；在实践操作时，位于重重保护下的建筑基础不可能对学员开放。而学校内部固然也具备部分建筑的节点模型，但仍远远没有达到整体性的立体化的教学效果。某基础实际操作时位于何种位置，加工成何种形态，加工完成后的固有结构如何，甚至在基础施工完成后其受力效果如何，对整体建筑存在多大的作用力影响，这些就目前而言都没有一套系统化的模型结构来体现，从而对当前建筑类院校的实际教学培训效果产生很大影响。

发明内容

本发明的目的为克服现有技术的不足，提供一种结构合理而实用的具备光指示功能的建筑结构综合教学模型，其立体性强，各结构基础的集成度高，学员的直观接收效果好，可有效提升目前建筑类院校的教学培训效果。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

具备光指示功能的建筑结构综合教学模型，其特征在于：本模型至少包括基础工程和布置于基础工程之上的主体工程，所述基础工程包括桩基承台、独立基础、条形基础和筏形基础；主体工程包括柱平法钢筋骨架、梁平法钢筋骨架、剪力墙平法钢筋骨架以及板筋平法钢筋骨架；本模型还包括用于指示上述钢筋骨架上各梁柱受力方向和弯曲幅度的指示单元，所述指示单元包括灯光指示箭头和灯光指示带，所述灯光指示箭头的指示方向与相应梁柱的整体受力方向同向布置；灯光指示带对应各梁柱数目设置为多组，每个梁柱上的每组灯光指示带均为弯曲幅度不同的两条以上，其长度方向与相应梁柱长度方向同向，且其弧度方向与相应梁柱的实际受力弯曲方向同向布置。

各梁柱上的灯光指示箭头均为多个且沿其长度方向依次布置。

本模型还包括根据指示单元各工作状态而加以语音播报的声音播报单元。

本模型还包括用于储存主体工程和基础工程内教学信息的二维码，所述二维码为对应各基础工程和主体工程的教学构件数目布置的多个，且其布置位置位于基础工程和主体工程的相应教学构件旁侧处。

本模型还包括便于控制各指示单元运作的手持终端以及用于学员手持并接收手持终端信息的电子平板，所述电子平板上设置有用于接收二维码信息的接收端。

本模型还包括消防演示教学模组，所述消防演示教学模组包括具备手动和自动报警控制功能的联动控制系统以及与联动控制系统间分别连接的自动喷淋系统、消防排烟系统、气体灭火系统和消防分隔系统，各系统的信号输入端均与联动控制系统的信号发出端彼此连接。

本发明的主要优点在于：

1)、本发明立足于目前建筑专业教学的缺陷，充分利用了院校内建筑实践基地的有限空间资源，通过在基础工程的基础上，再集成多个主体工程，最终形成一体化的多工程集合结构，以系统化的完成诠释如《11G101系列图集》等多种图纸系列内的专业课程。本发明不但在各结构节点在基础工程之上，围绕平法规则、结构构造，施工要求等加以实物模拟，从而提供学员以立体化的看得见摸得着的全方位感官教学需求。同时，以灯光指示组件的布置，以其灯光的亮灭程度，对结构的建筑施力方向乃至施力后梁柱的弯曲幅度大小均可做视觉化的呈现，进而形成诸如框架梁、悬挑梁、立柱乃至整体模型在水平和垂直载荷下的力传导过程和施力过程。原本平面化的教学匮乏的纸面教育方式被灵活的立体化呈现在学员的视觉效果里，其显然的可以极大提升目前建筑类院校的教学培训效果，其实践程度高而可操作性更好。

2)、声音播报单元与前述灯光指示组件整合，从而从原本单纯的视觉接收过渡为视觉和听觉的双重接收，进而更利于学员接受相应的教学信息。

3)、进一步的，以手持终端的布置，教师可针对教学目的的不同，以手持终端相应控制灯光指示组件加以操作。甚至通过相应的信号控制，从而实现学员手上的电子平板的答疑、教学信息录入等诸多功能。二维码的布置，方便了在学员实践环节时，针对自身的学习短板或者说不明白的学习环节，以电子平板或手机扫描相应的记录信息的二维码即可重新学习；如在筏型基础部分存在疑问，即可针对性的扫描该部分旁侧处布置的二维码，即可实现其在线的重复的加固学习效果。

4)、消防演示教学模组的布置，以其内各系统间的联动控制，使得教师能够直观的将传统建筑物内的消防设施乃至其工作状态系统化的进行感官展示；避免了传统教学时因无处实践而导致的学员难以接受的状况。其模组的直观操作性和演示效果高，学员接收能力也可得到进一步提升。

附图说明

图1是本发明的结构俯视示意图；

图2为除去消防演示教学模组后的本发明的正视图；

图3为图2的A-A向剖视图；

图4为图2的俯视图。

本发明的各部件与图示各标号对应关系如下：

11-柱平法钢筋骨架 12-梁平法钢筋骨架

13-剪力墙平法钢筋骨架 14-板筋平法钢筋骨架

21-灯光指示箭头 22-灯光指示带 30-消防演示教学模组

具体实施方式

为便于理解，此处结合图示对本发明的具体实施结构及工作流程做以下进一步阐述：

本发明的具体实施构造如图所示，其在作为实训场地的室内，为一栋二层的“钢筋结构骨架体系”的组合结构单体建筑，从基础工程到主体工程再到屋面仅保留“钢筋骨架结构”，其框架结构严格按照《11G101系列图集》的要求进行设计及建造。构成上述钢筋结构骨架体系的基础工程和主体工程，更具体则为基础工程包括桩基承台、独立基础、条形基础和筏形基础；主体工程包括柱平法钢筋骨架11、梁平法钢筋骨架12、剪力墙平法钢筋骨架13以及板筋平法钢筋骨架14。针对目前模型类教学用具所难以体现的数字化的力学概念教学，此处还通过灯光指示箭头21和灯光指示带22的设置，一方面，各梁柱的施力受力方向以灯光指示箭头21来进行视觉化的呈现；另一方面，梁柱在受力后的自身受力大小乃至弯曲幅度则以多道弯曲幅度不同而同一曲率中心的灯光指示带22来显示。这样，现今的原本数字化的抽象概念的教学，被可亮灭的灯光指示效果来具象化的呈现在学员的面前，其视觉效果极强，极其容易在学员脑海中行程深刻印象，显然也更利于学员快速的消化吸收当前的建筑知识。

实际操作时，根据《11G101系列图集》讲解的需要，本发明可设置多达二十个平法规范教学节点和三个安装工程规范结点。各节点均围绕平法规则、规范、结构构造、施工要求、工程造价等知识点进行设计、施工。可通过以下节点教学实现学员的高效培训效果：

一)节点一：总述节点

二)节点二：钢筋材料

三)节点三：地基基础介绍

四)节点四：条形基础1

五)节点五：条形基础2

六)节点六：独立基础1

七)节点七：独立基础2

八)节点八：桩基承台

九)节点九：梁板式筏基1

十)节点十：梁板式筏基2

十一)节点十一：基础相关构造

十二)节点十二：主体工程介绍

十三)节点十三：柱平法1

十四)节点十四：柱平法2

十五)节点十五：柱平法3

十六)节点十六：剪力墙平法1

十七)节点十七：剪力墙平法2

十八)节点十八：剪力墙平法3

十九)节点十九：梁平法1

二十)节点二十：梁平法2

二十一)节点二十一：梁平法3

二十二)节点二十二：梁平法4--悬挑梁板

二十三)节点二十三：有梁楼盖平法

二十四)节点二十四：楼板相关构造平法

二十五)节点二十五：现浇混凝土板式楼梯1

二十六)节点二十六：现浇混凝土板式楼梯2

二十七)节点二十七：电气及给排水系统

二十八)节点二十八：通风空调系统

二十九)节点二十九:消防系统

三十)节点三十：工程项目的验收

在上述教学节点的基础上，本发明通过设置声光电模拟教学演示模块系统，具体包括灯光指示、语音播报乃至数据传输终端等多套组合体系。

1、灯光指示及语音播报可涵盖以下部分：

1)框架梁的受力变形时的语音播报、灯光演示受力方向及受力弯曲幅度；

2)悬挑梁的受力变形时的语音播报、灯光演示受力方向及受力弯曲幅度；

3)柱的受力及传力时的语音播报、灯光演示受力方向及受力弯曲幅度；

4)建筑物在垂直荷载作用下的传力过程的语音播报、灯光演示受力方向及受力弯曲幅度；；

5)建筑物在水平荷载作用下的传力过程的语音播报、灯光演示受力方向及受力弯曲幅度；；

2、数据传输终端可分为教师教学的节点教学手持终端模块系统和二维码自主学习模块系统。

1、系统设备：教师手持的手持终端、各节点教学处的二维码标示、学员手持的电子平板

2、实训教学流程：以手持终端的布置，教师可针对教学目的的不同，通过手持终端相应控制灯光指示组件加以操作，甚至以相应的信号控制，从而实现学员手上的电子平板的答疑、教学信息录入等诸多功能。二维码的布置，方便了在学员实践环节时，针对自身的学习短板或者说不明白的学习环节，以电子平板或手机扫描相应的记录信息的二维码即可重新学习；如在筏型基础部分存在疑问，即可针对性的扫描该部分旁侧处布置的二维码，即可实现其在线的重复的加固学习效果。

本发明通过消防演示教学模组30的布置，以其内各系统间的联动控制，使得教师能够直观的将传统建筑物内的消防设施乃至其工作状态系统化的进行感官展示，避免了传统教学时因无处实践而导致的学员难以接受的状况，其直观操作性和演示效果高，学员接收能力也可得到进一步提升。

本发明的指导思想：

本发明设计指导思想是立足专业教学的前提下，充分利用建设场地的空间资源，系统完整的诠释《混凝土结构施工图平面整体表示法制图规则和构造详图》--11G101系列图集，同时还可增设部分构件，来达到兼容其他专业课程的目的。

各节点均围绕平法规则、结构构造、施工要求、建筑力学、工程造价等进行课程设计。

本项目设计结构教学节点可达30个，每个节点分别由教学ppt文件夹、图片文件夹教学音频文件夹、教学视频文件夹组成；通过语音播放、灯光演示、口述陈述等多种方向行程立体的新型教学模式，可以为建筑施工技术、建筑力学、工程造价等多门学科提供教学服务；其市场前景广阔。

Claims (6)

1.具备光指示功能的建筑结构综合教学模型，其特征在于：本模型至少包括基础工程和布置于基础工程之上的主体工程，所述基础工程包括桩基承台、独立基础、条形基础和筏形基础；主体工程包括柱平法钢筋骨架(11)、梁平法钢筋骨架(12)、剪力墙平法钢筋骨架(13)以及板筋平法钢筋骨架(14)；本模型还包括用于指示上述钢筋骨架上各梁柱受力方向和弯曲幅度的指示单元，所述指示单元包括灯光指示箭头(21)和灯光指示带(22)，所述灯光指示箭头(21)的指示方向与相应梁柱的整体受力方向同向布置；灯光指示带(22)对应各梁柱数目设置为多组，每个梁柱上的每组灯光指示带(22)均为弯曲幅度不同的两条以上，其长度方向与相应梁柱长度方向同向，且其弧度方向与相应梁柱的实际受力弯曲方向同向布置。

2.根据权利要求1所述的具备光指示功能的建筑结构综合教学模型，其特征在于：各梁柱上的灯光指示箭头(21)均为多个且沿其长度方向依次布置。

3.根据权利要求1或2所述的具备光指示功能的建筑结构综合教学模型，其特征在于：本模型还包括根据指示单元各工作状态而加以语音播报的声音播报单元。

4.根据权利要求1或2所述的具备光指示功能的建筑结构综合教学模型，其特征在于：本模型还包括用于储存主体工程和基础工程内教学信息的二维码，所述二维码为对应各基础工程和主体工程的教学构件数目布置的多个，且其布置位置位于基础工程和主体工程的相应教学构件旁侧处。

5.根据权利要求4所述的具备光指示功能的建筑结构综合教学模型，其特征在于：本模型还包括便于控制各指示单元运作的手持终端以及用于学员手持并接收手持终端信息的电子平板，所述电子平板上设置有用于接收二维码信息的接收端。

6.根据权利要求1或2所述的具备光指示功能的建筑结构综合教学模型，其特征在于：本模型还包括消防演示教学模组(30)，所述消防演示教学模组(30)包括具备手动和自动报警控制功能的联动控制系统以及与联动控制系统间分别连接的自动喷淋系统、消防排烟系统、气体灭火系统和消防分隔系统，各系统的信号输入端均与联动控制系统的信号发出端彼此连接。