房屋建筑模型教具制作探讨

刘 捷 马 驰

(武汉工程职业技术学院 湖北 武汉:430080)

房屋建筑模型用作教具,是教学过程中应用的一种教学辅助工具,应用模型是增加学生对所学知识产生感性认识的一种有效的方法。房屋建筑模型是建筑及其相关专业(环境艺术设计、装饰艺术设计等)专业课程必不可少的教辅用具,教学模型具有结构清晰,表达直观,易于接受的特点,颇受专业教师和学生的欢迎。本文结合《建筑模型制作》课程,主要从教学用房屋建筑模型制作工具、材料和施工工艺等方面来探讨制作房屋建筑模型的最佳方法。

1 房屋建筑模型教具特点

房屋建筑模型用作教具根据模型应用范围不同分为建筑制图类、建筑力学类、建筑构造类、建筑结构类、建筑施工类、建筑设备类等。根据相关课程需要,模型教具有立模、挂板,有静态模型和动态模型。

教学模型按一定的比例缩小制作,立体直观地、部分透明地展现了房屋建筑物的各种构件的组合及形态,科学合理的展示了建筑构件、建筑节点、建筑结构层次、建筑物内部结构(如钢筋布置等)。适用于房屋建筑学、建筑构造学、建筑施工以及建筑实训等直观教学。

2 房屋建筑模型制作材料

制作房屋建筑模型的材料种类繁多,各种不同的材料具有不同的色彩、表面质地、肌理等特征。材料的使用主要从建筑模型的功能特点出发,使材料能充分发挥建模艺术的表现力和模型教具的教学特点。常用材料包括以下分类:

(1)纸质类,如:卡纸、瓦楞纸、纸箱板等。主要用于模型方案设计阶段。

(2)木材类,如:朴木、硬红木、软木板、夹板、竹子等。这类材料是古建筑模型、园林小品、建筑装饰配件必不可少的材料。

(3)塑料类,如泡沫塑料、ABS板、PVC板、有机玻璃板等。各种不同的塑料材料,由于自身特点不同,在建筑模型制作领域内有不同应用范围。

(4)金属类,如各种铁丝、钢丝、铜线等材质。主要用于钢筋混凝土结构的配筋模型表现。

(5)其它材料,作为建筑模型制作的辅助材料,如,制作草地用的草粉,制作地形高低用的泡沫粉,制作树木用的塑料粉、制作地面道路用的即时贴等。辅助材料主要用于建筑模型场地的制作。

3 房屋建筑模型教具制作工艺

3.1 制作主要设备

制作建筑模型时,除纸质材料外,其它材料的切割成形主要采用电脑雕刻机,由于电脑雕刻机的控制软件和绘制建筑施工图的Auto CAD软件可通过文泰软件使其具有互通性,所以给建筑施工图的输出雕刻制作建筑模型,带来极大的便利。

电脑雕刻机分为机械式雕刻机和激光雕刻机。机械式雕刻机主要用来雕刻ABS板等薄型板材;激光雕刻机主要雕刻亚克力板等厚型板材。

3.2 制作模型工艺流程

教学模型一般根据教学需要设计,模型的展示需要有直观性,立体感,能形象的反应建筑内部构造,因此任何一件模型首先都必须进行精心的设计,绘出设计图纸。依据模型设计图,在3ds max软件中将建筑模型按所需比例绘制出立体模型,分析建筑模型的空间形态和组合关系。根据分析结果在Auto CAD软件中绘制出模型立面图(要考虑雕刻刀具损耗和组合拼接方式),然后输出到文泰软件中,使其生成雕刻路径。在编辑雕刻路径时,既要注意路径要完整闭合、不能交叉,又要注意路径不要重复。由于除激光雕刻机外,目前的机械加工切割类雕刻机加工材料是通过双面胶或夹台固定材料到加工平面上,所以在路径顺序编辑时,要考虑先内后外的加工顺序(路径顺序设置可在文泰软件中完成)。模型制作工艺流程见图1。

图1 模型制作工艺流程

3.3 模型制作要点

(1)模型设计

建筑模型教具应具有表达清楚、结构鲜明、尺寸准确、比例合适等特点。模型具有最为直观的展示性,教学中模型的应用对学生的视觉具有极强的冲击性,因此教学模型的展示体或面必须与教学知识点紧密结合,使教学内容更容易被学生接受。教学模型设计应注重模型的构造,模型的色彩组成,以及模型的比例。

教学模型是教学辅助工具,模型的设计应紧扣课程的知识点,合理设计模型的构造。比如基础模型,用于讲解基础构造组成时,主要展示模型的外形轮廓,用于讲解基础结构组成时,则需要体现基础钢筋的配置、位置等,模型设计就需要外轮廓材料采用透明材料,内空能合理设置钢筋。如图2,3。因此教学用房屋建筑模型往往只展示建筑结构或构件的一个部分,而不是展示一个完整的建筑物。

教学用房屋建筑模型往往需要表现不同的构件组成,可以将不同类型的构件用不同色彩表示,便于学生分辨。

在电脑雕刻前,首先要考虑模型比例问题。依据教室大小、学生人数大小以及加工幅面大小等因素,设置模型的比例。

以框架房屋构造模型(如图4)制作设计过程为例,该模型的制作大致分为四个步骤。第一步,模型整体设计。该模型主要体现框架结构体系,即模型需要很直观的反映结构的板、梁、柱、基础的关系,同时还需要反映围护结构填充墙、门窗等与结构的联系关系,因此,模型设计时,我们采用在框架结构上局部位置安装填充墙,选一个方向的基础裸露,将不同的构件用不同的颜色区分,楼板采用灰色,梁柱基础采用红色,填充墙采用白色,门窗采用蓝色。

第二步,模型大小的确定。该模型属于固定模型,不要求经常搬动,但结构体系要求反映清楚,研究了各种观看视角和效果,将模型比例确定为1∶10。

第三步,模型材料选择。该模型整体设计为半开敞式,不需要反映构件内部构造,因此主要材料选用PVC塑料板,在板面粘贴即时贴一方面可以遮盖板缝,另一方面可以使板面具有颜色。

第四步,模型图形绘制。对框架的各构件进行分析,采取框架柱通长,纵横向梁用胶和钉与柱侧相连,楼板在柱相应位置挖孔,使柱能穿过楼板,楼板搁置在梁上,采用以上方式将各构件分解,分别绘制柱、梁、基础、楼板、填充墙等图形。

(2)雕刻机操作技巧

雕刻机是模型制作过程中用来切割板材的主要设备。在雕刻时不同厚度的板材与加工平面的连接使用不同的方法。如2毫米厚的ABS板、PVC板或者有机玻璃板,在连接时可使用雕刻机专用的双面胶连接,同时在粘接双面胶时,也要注意根据雕刻图形复杂程度不同,进行高密度或低密度的粘接。当雕刻板材的厚度大于4毫米厚度时,可考虑使用钳子或卡头,将板材固定到加工平面的四周,然后雕刻。电脑雕刻的过程中,对于厚板材的雕刻要不间断的监视雕刻进程,要设置好雕刻路径的先后顺序,不断清扫加工平面的粉尘,便于刀具雕刻。

表1为我们使用皮卡雕刻机(CTE8090S)加工建筑模型材料时,对于不同类型材料和刀具设置的参数。

表1 不同材料和刀具雕刻机参数设置

雕刻硬质材料时应注意,刀具较小时,材料较硬,适当减小进刀量,减慢切割速度。在要求较大进刀量时,适当减慢主轴转速。要求较高光洁度时,要减小进刀量,提高主轴转速,提高切割速度,增加重叠量。

雕刻软质材料时应注意,在要求较高光洁度时,在材料不粘刀具的情况下,适当提高转速,降低切割速度,增加重叠量。

上述参数并非绝对,在具体操作时应根据不同情况适当调整,找出最合理的加工参数,做到在保证精度和质量的前提下,达到最佳的生产效率。

(3)成型粘接方法

在粘接塑料板材时使用的粘接材料是氯仿。该种粘接剂是通过腐蚀板材实现粘接的,具有粘接牢固、有毒等特点。所以在粘接过程中可使用注射器或小排刷笔,将氯仿液体自然流淌过组合板材缝隙间,实现粘接自然,不能流淌到非粘接面,从而影响建筑模型的美观效果。

4 建筑模型在教学中的应用

教学是一个信息传递的过程,现代教学传递信息的常规教学辅助工具比较多,如挂图,实物模型,多媒体,录音,视屏录像等。不同的媒体又有其各自的特性。如挂图是平面静止的图片,是侧重于原理的分析,揭示内在规律。录音设备是刺激听觉,在英语教学中得到广泛应用。录像是以刺激视觉为主的媒体,它侧重于反映事物的形象、色彩、运动,并能方便地控制重复、慢放、静止等操作。多媒体教学是目前应用较广的一种教学方法,它能极好的丰富课堂内容,模拟许多试验过程。而实物模型,能反映物体真实的外观、变化和运动过程。

结合《建筑模型制作》课程的实训,开发建筑模型的制作,一方面可以通过亲自制作模型,激发培养学生的学习兴趣,为学生创设操作活动情境,加深对房屋建筑结构构造的了解。另一方面制作的模型作为其他专业课的教学辅助工具,在教学中得以应用。建筑模型能反映房屋及其构件的真实构造,能反映构件的连接关系,使学生建立良好的空间感,虽然没有多媒体带来的动画效果,却可以和学生建立比较亲近的互动。

5 结束语

结合建筑工程专业课程制作的教学模型是一种重要的教学辅助工具,模型的设计效果必须能反映建筑工程的构造、结构、受力特点、施工工艺、使用过程等方面,随着建筑工程的发展,将会出现很多新的结构形式,构造方法,因此模型的设计也会不断发展,同时,制作模型的新材料在不断增加,制作工具和工艺也在不断提高和改进,教学模型的制作会越来越简单,模型的样式会越来越多样。

[1] 葛 辉.手工制作建筑模型方法与要点[J].云南财贸学院学报社会科学版.2003,(6):119-120.

[2] 李佳伟.浅谈建筑模型中制作材料的应用[J].北京.中国科技博览.2009,(11):126-127.

[3] 屈慧莲.浅谈教学辅助工具在课堂教学中的运用[J].北京.中国科教创新导刊.2008,(24):147.