桁架教学模型的制作方法

本实用新型涉及建筑教学领域，尤其涉及桁架教学模型。

背景技术：

桁架是一种由杆件彼此在两端用一定的方式连接而成的结构，可分为平面桁架和空间桁架。桁架杆件主要承受轴向拉力或轴向压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。

近年来，随着钢结构在建筑行业的迅猛发展，钢结构设计课程在土木工程专业课程群中的地位越来越重要。常用于屋盖结构、吊车梁、桥梁和水工闸门等结构中的钢桁架，是钢结构课程体系中一个重要的教学内容。在教学过程中，以下几个方面的问题常让学生觉得“难学”、教师觉得“难教”：(1)角钢桁架的杆件在节点处的连接构造，特别是屋架上弦拼接节点、下弦拼接节点和支座节点；(2)桁架支撑体系的布置及纵向水平荷载的传递路径；(3)支撑构件与桁架杆件的连接构造。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种形象具体，方便教师教，学生容易学的桁架教学模型。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：桁架教学模型，包括若干个并列竖直设置的单榀桁架，所述单榀桁架的檐口端设有与下部柱连接的底座；相邻两所述单榀桁架之间设有支撑杆，所述支撑杆和所述单榀桁架通过节点板连接，所述支撑杆和所述单榀桁架的连接处分别设有卡槽，所述节点板卡入所述卡槽内；包括仿角钢组件，所述仿角钢组件包括第一杆件和第二杆件，所述第一杆件和所述第二杆件拼接后截面为L形；所述单榀桁架和所述支撑杆由所述仿角钢组件制成。

作为优选的技术方案，所述单榀桁架包括并列设置的上弦杆和下弦杆，所述上弦杆和所述下弦杆之间设有若干个腹杆，所述腹杆通过所述节点板分别与所述上弦杆和所述下弦杆连接。

作为优选的技术方案，所述支撑杆包括设置在两相邻所述单榀桁架之间的水平支撑杆和垂直支撑杆，所述垂直支撑杆设置在所述单榀桁架的中部和两端，所述水平支撑杆位于两所述上弦杆或两所述下弦杆之间；所述支撑杆还包括两端分别与两相邻的所述上弦杆或两相邻的所述下弦杆连接的系杆，所述系杆包括刚性系杆和柔性系杆，所述刚性系杆由两个所述仿角钢组件拼接呈T形；所述柔性系杆、所述垂直支撑杆和所述水平支撑杆由单个所述仿角钢组件构成。

作为优选的技术方案，包括三个并列设置的所述单榀桁架，相邻两所述单榀桁架之间的距离为250mm，所述单榀桁架的长度为450mm；所述第一杆件和所述第二杆件为木条，所述第一杆件的截面长、宽尺寸分别为6mm和2mm；所述第二杆件的截面长、宽尺寸分别为4mm和2mm；L形的所述仿角钢组件的两边长均为6mm，所述节点板为竹板，所述节点板的厚度为0.75mm。

作为优选的技术方案，所述单榀桁架和所述撑杆上均设有应变片。

由于采用了上述技术方案，桁架教学模型的使用大大提高教学效率，取得良好的教学效果：

(1)模型整体质量轻，体积小，方便教师带入课堂进行教学；

(2)按原型结构缩小比例制作的3榀单桁架和支撑体系形成的空间整体模型，尤如把实际工程搬进课堂，使教学更加形象、具体，让教师的“教”和学生的“学”都变得更加容易；

(3)可以在模型杆件上粘贴应变片，通过加载试验，分析加载过程中各杆件内力变化规律，让学生对纵向水平荷载在桁架和支撑所组成的空间体系中的传力路径有直观的了解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中单榀桁架立面图；

图2是本实用新型实施例中上弦平面支撑布置图；

图3是本实用新型实施例中下弦平面支撑布置图；

图4是本实用新型实施例的前端部垂直支撑布置图；

图5是本实用新型实施例的后端部垂直支撑布置图；

图6是本实用新型实施例中仿角钢组件的结构示意图。

图中：1-单榀桁架；2-底座；3-节点板；4-上弦杆；5-腹杆；6-下弦杆；7-水平支撑杆；8-刚性系杆；9-柔性系杆；10-垂直支撑杆；11-第二杆件；12-第一杆件。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4和图5所示，桁架教学模型，包括若干个并列竖直设置的单榀桁架1，所述单榀桁架1包括并列设置的上弦杆4和下弦杆6，所述上弦杆4和所述下弦杆6之间设有若干个腹杆5，所述腹杆5通过所述节点板3分别与所述上弦杆4和所述下弦杆6连接。所述单榀桁架1的檐口端设有与下部柱连接的底座2，单榀桁架1通过底座2与下部柱连接固定。相邻两所述单榀桁架1之间设有支撑杆，所述支撑杆和所述单榀桁架1通过节点板3连接，所述支撑杆和所述单榀桁架1的连接处分别设有卡槽，所述节点板3卡入所述卡槽内。所述支撑杆包括设置在两相邻所述单榀桁架1之间的水平支撑杆7和垂直支撑杆10，所述垂直支撑杆10设置在所述单榀桁架1的中部和两端。所述水平支撑杆7位于两所述上弦杆4或两所述下弦杆6之间。所述支撑杆还包括两端分别与两相邻的所述上弦杆4或两相邻的所述下弦杆6连接的系杆，所述系杆包括刚性系杆8和柔性系杆9。还包括仿角钢组件，如图6所示，所述仿角钢组件包括第一杆件12和第二杆件11，所述第一杆件12和所述第二杆件11拼接后截面为L形；所述单榀桁架1和所述支撑杆由所述仿角钢组件制成。所述刚性系杆8由两个所述仿角钢组件拼接呈T形；所述柔性系杆9、所述垂直支撑杆10和所述水平支撑杆7由单个所述仿角钢组件构成。上弦杆4和下弦杆6由两个所述仿角钢组件拼接呈T形。

将桁架教学模型应用于教学中，可形象的展示角钢桁架的组成、节点连接方法和构造、支撑体系的空间布置、支撑与桁架的连接方法及构造等。

综合考虑模型的制作方便、易于保存和搬动、满足教学需要等多方面因素，本教学模型的制作以实际工程中某跨度为27m的角钢屋架为原型结构(取半跨)按1：30的比例进行缩小后制作。桁架教学模型包括三个并列设置的所述单榀桁架1，相邻两所述单榀桁架1之间的距离为250mm，所述单榀桁架1的长度为450mm。通过对pvc、木条、竹片、白卡纸等多种材料进行对比，综合考虑制作的便利性、成本费用以及是否容易保存等因素，所述第一杆件12和所述第二杆件11为木条，所述第一杆件12的截面长、宽尺寸分别为6mm和2mm；所述第二杆件11的截面长、宽尺寸分别为4mm和2mm；L形的所述仿角钢组件的两边长均为6mm。所述节点板3为竹板，所述节点板3的厚度为0.75mm。

为了方便教学，所述单榀桁架1和所述撑杆上均设有应变片，对桁架进行加载试验，通过试验结果分析加载过程中各杆件内力变化规律，让学生对纵向水平荷载在桁架和支撑所组成的空间体系中的传力路径有直观的了解。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。