具備消防演示功能的建築結構教學模型的製作方法
2023-09-23 21:02:35
具備消防演示功能的建築結構教學模型的製作方法
【專利摘要】本實用新型屬於建築類教學用具領域，具體涉及具備消防演示功能的建築結構教學模型。本實用新型至少包括基礎工程和主體工程，所述基礎工程包括樁基承臺、獨立基礎、條形基礎和筏形基礎；主體工程包括柱平法鋼筋骨架、梁平法鋼筋骨架、剪力牆平法鋼筋骨架以及板筋平法鋼筋骨架；本模型還包括消防演示教學模組，消防演示教學模組包括具備手動和自動報警控制功能的聯動控制系統以及自動噴淋系統、消防排煙系統、氣體滅火系統和消防分隔系統，聯動控制系統與自動噴淋系統、消防排煙系統、氣體滅火系統和消防分隔系統之間分別電連接。本實用新型的直觀操作性和演示效果高，各結構基礎的集成度高，可有效提升目前建築類院校的教學培訓效果。
【專利說明】具備消防演示功能的建築結構教學模型
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於建築類教學用具領域，具體涉及具備消防演示功能的建築結構教學模型。
【背景技術】
[0002]建築是人類生活元素中最重要的組成部分之一，無論是哪個國家，都把各個時代的建築當作自己文明的延伸。隨著城市化進程的不斷加速，建築類專業人才的需求越來越大；院校作為建築類專業人才的培訓搖籃，對建築行業內新鮮學業的持續注入更是起到了至關重要的作用。
[0003]在目前的院校培訓中，國家雖然針對各種建築基礎和結構而頒發了諸如《I 1G101系列圖集》等多種圖紙系列以便於實際教學；然而，顯然的，單純依靠乏味而不具備立體感的平面二維圖紙，是不可能讓學員確實的感受和學習到圖紙內的諸多而繁雜的基礎結構的。與其他專業類別不同，建築類專業教學更貼近於實習和實踐，以確保學員在腦海中形成深刻的立體思維模式，從而加深學員影響。在傳統的建築類專業教學中，由於現實中的建築內部結構完全都被混凝土等外在表層加以覆蓋；在實踐操作時，位於重重保護下的建築基礎不可能對學員開放。而學校內部固然也具備部分建築的各模型，但仍遠遠沒有達到整體性的立體化的教學效果。某基礎實際操作時位於何種位置，加工成何種形態，加工完成後的固有結構如何，在基礎施工完成後其受力效果如何，對整體建築存在多大的作用力影響，甚至如何在有限空間內實現立體消防演示的系列化教學目的，這些就目前而言都沒有一套系統化的模型結構來體現，從而對當前建築類院校的實際教學培訓效果產生很大影響。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的為克服現有技術的不足，提出結構合理而實用的具備消防演示功能的建築結構教學模型，本模型是由物理部件而連成的組合構造，從而為工程及消防系統的直觀操作性和演示效果高的測試構建了完善的硬體平臺。本發明各結構基礎的集成度高，可有效提升目前建築類院校的教學培訓效果。
[0005]為實現上述目的，本實用新型採用了以下技術方案:
[0006]具備消防演示功能的建築結構教學模型，本模型至少包括基礎工程和布置於基礎工程之上的主體工程，所述基礎工程包括樁基承臺、獨立基礎、條形基礎和筏形基礎；主體工程包括柱平法鋼筋骨架、梁平法鋼筋骨架、剪力牆平法鋼筋骨架以及板筋平法鋼筋骨架；本模型還包括消防演示教學模組，所述消防演示教學模組包括具備手動和自動報警控制功能的聯動控制系統以及自動噴淋系統、消防排煙系統、氣體滅火系統和消防分隔系統，聯動控制系統與自動噴淋系統、消防排煙系統、氣體滅火系統和消防分隔系統之間分別電連接。
[0007]所述聯動控制系統包括構成其信號接收端的位於控制室的手動控制部分以及位於主體工程內的自動控制部分，所述手動控制部分為手動報警按鈕，自動控制部分為紅外探測器、煙霧探測器以及溫度探測器。
[0008]自動噴淋系統為霧化噴淋頭，自動噴淋系統固接於主體工程內，並以消防管路連通於主體工程旁側的消防泵房處，氣體滅火系統連通外部氣源。
[0009]消防排煙系統位於主體工程旁側，包括吸風管以及連通吸風管與外部環境並提供吸風管以抽吸力的風機。
[0010]消防分隔系統包括防火簾以及用於捲動防火簾的動力源，動力源的控制端連通聯動控制系統。
[0011]本模型還包括用於指示上述鋼筋骨架上各梁柱受力方向和彎曲幅度的指示單元，所述指示單元包括燈光指示箭頭和燈光指示帶，所述燈光指示箭頭的指示方向與相應梁柱的整體受力方向同向布置；燈光指示帶對應各梁柱數目設置為多組，每個梁柱上的每組燈光指示帶均為彎曲幅度不同的兩條以上，其長度方向與相應梁柱長度方向同向，且其弧度方向與相應梁柱的實際受力彎曲方向同向布置。
[0012]各梁柱上的燈光指示箭頭均為多個且沿其長度方向依次布置。
[0013]本模型還包括根據指示單元各工作狀態而加以語音播報的聲音播報單元。
[0014]本模型還包括用於儲存主體工程和基礎工程內教學信息的二維碼，所述二維碼為對應各基礎工程和主體工程的教學構件數目布置的多個，且其布置位置位於基礎工程和主體工程的相應教學構件旁側處。
[0015]本模型還包括便於控制各指示單元運作的手持終端以及用於學員手持並接收手持終端信息的電子平板，所述電子平板上設置有用於接收二維碼信息的接收端。
[0016]本實用新型的主要優點在於:
[0017]I)、本實用新型中的消防演示系統僅僅是由物理機械部件通過線路構造連接在一起而構成的硬體平臺。在使用時，本系統可以與現有技術中的軟體配合來實現消防系統的配套演練示範，但是必須指出的是:與本控制系統相配合的軟體不是本實用新型的創新部分，也不是本實用新型的組成部分。
[0018]本實用新型立足於目前建築專業教學的缺陷，充分利用了院校內建築實踐基地的有限空間資源，通過在基礎工程的基礎上，再集成多個主體工程，最終形成一體化的多工程集合結構，以系統化的完成詮釋如《11G101系列圖集》等多種圖紙系列內的專業課程。本實用新型不但在各教學節點在基礎工程之上，圍繞平法規則、結構構造，施工要求等加以實物模擬，從而提供學員以立體化的看得見摸得著的全方位感官教學需求。同時，以消防演示教學模組構成的消防網格，通過其內各系統間的聯動控制，甚至成套的室內消防設施如抽風、氣體滅火、水力滅火乃至防火簾隔離等設備一應俱全，使得教師能夠直觀的將傳統建築物內的消防設施乃至其工作狀態系統化的進行感官展示；避免了傳統教學時因無處實踐而導致的學員難以接受的狀況。其模組的直觀操作性和演示效果高，學員接收能力也可得到進一步提升。
[0019]2)、以燈光指示組件的布置，以其燈光的亮滅程度，對結構的建築施力方向乃至施力後梁柱的彎曲幅度大小均可做視覺化的呈現，進而形成諸如框架梁、懸挑梁、立柱乃至整體模型在水平和垂直載荷下的力傳導過程和施力過程。原本平面化的教學匱乏的紙面教育方式被靈活的立體化呈現在學員的視覺效果裡，其顯然的可以極大提升目前建築類院校的教學培訓效果，其實踐程度高而可操作性更好。
[0020]3)、聲音播報單元與前述燈光指示組件整合，從而從原本單純的視覺接收過渡為視覺和聽覺的雙重接收，進而更利於學員接受相應的教學信息。
[0021]4)、進一步的，以手持終端的布置，教師可針對教學目的的不同，以手持終端相應控制燈光指示組件加以操作。甚至通過相應的信號控制，從而實現學員手上的電子平板的答疑、教學信息錄入等諸多功能。二維碼的布置，方便了在學員實踐環節時，針對自身的學習短板或者說不明白的學習環節，以電子平板或手機掃描相應的記錄信息的二維碼即可重新學習；如在筏型基礎部分存在疑問，即可針對性的掃描該部分旁側處布置的二維碼，即可實現其在線的重複的加固學習效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型的結構俯視示意圖；
[0023]圖2為除去消防演示教學模組後的本實用新型的正視圖；
[0024]圖3為圖2的A-A向剖視圖；
[0025]圖4為圖2的俯視圖。
[0026]本實用新型的各部件與圖示各標號對應關係如下:
[0027]11-柱平法鋼筋骨架12-梁平法鋼筋骨架
[0028]13-剪力牆平法鋼筋骨架14-板筋平法鋼筋骨架
[0029]21-燈光指示箭頭22-燈光指示帶30-消防演示教學模組
【具體實施方式】
[0030]為便於理解，此處結合圖示對本實用新型的具體實施結構及工作流程做以下進一步闡述:
[0031]本實用新型的具體實施構造如圖所示，其在作為實訓場地的室內，為一棟二層的「鋼筋結構骨架體系」的組合結構單體建築，旁側則相應布置消防演示教學模組，從基礎工程到主體工程再到屋面僅保留「鋼筋骨架結構」，其框架結構嚴格按照《11G101系列圖集》的要求進行設計及建造。構成上述鋼筋結構骨架體系的基礎工程和主體工程，更具體則為基礎工程包括樁基承臺、獨立基礎、條形基礎和筏形基礎；主體工程包括柱平法鋼筋骨架11、梁平法鋼筋骨架12、剪力牆平法鋼筋骨架13以及板筋平法鋼筋骨架14。針對目前模型類教學用具所難以體現的數位化的力學概念教學，此處還通過燈光指示箭頭21和燈光指示帶22的設置，一方面，各梁柱的施力受力方向以燈光指示箭頭21來進行視覺化的呈現；另一方面，梁柱在受力後的自身受力大小乃至彎曲幅度則以多道彎曲幅度不同而同一曲率中心的燈光指示帶22來顯示。這樣，現今的原本數位化的抽象概念的教學，被可亮滅的燈光指示效果來具象化的呈現在學員的面前，其視覺效果極強，極其容易在學員腦海中行程深刻印象，顯然也更利於學員快速的消化吸收當前的建築知識。
[0032]實際操作時，根據《11G101系列圖集》講解的需要，本實用新型可設置多達二十個平法規範教學節點和三個安裝工程規範結點。各節點均圍繞平法規則、規範、結構構造、施工要求、工程造價等知識點進行設計、施工。可通過以下教學節點實現學員的高效培訓效果:
[0033]一)節點一:總述節點
[0034]二 )節點二:鋼筋材料
[0035]三)節點三:地基基礎介紹
[0036]四)節點四:條形基礎I
[0037]五)節點五:條形基礎2
[0038]六)節點六:獨立基礎I
[0039]七)節點七:獨立基礎2
[0040]八)節點八:樁基承臺
[0041]九)節點九:梁板式筏基I
[0042]十)節點十:梁板式筏基2
[0043]-| )節點^:基礎相關構造
[0044]十二 )節點十二:主體工程介紹
[0045]十三)節點十三:柱平法I
[0046]十四)節點十四:柱平法2
[0047]十五)節點十五:柱平法3
[0048]十六)節點十六:剪力牆平法I
[0049]十七)節點十七:剪力牆平法2
[0050]十八)節點十八:剪力牆平法3
[0051]十九)節點十九:梁平法I
[0052]二十)節點二十:梁平法2
[0053]二^^一 )節點二^^一:梁平法 3
[0054]二十二)節點二十二:梁平法4—懸挑梁板
[0055]二十三)節點二十三:有梁樓蓋平法
[0056]二十四)節點二十四:樓板相關構造平法
[0057]二十五)節點二十五:現澆混凝土板式樓梯I
[0058]二十六)節點二十六:現燒混凝土板式樓梯2
[0059]二十七)節點二十七:電氣及給排水系統
[0060]二十八)節點二十八:通風空調系統
[0061]二十九)節點二十九:消防系統
[0062]三十)節點三十:工程項目的驗收
[0063]在上述教學節點的基礎上，本實用新型通過設置聲光電模擬教學演示模塊系統，具體包括燈光指示、語音播報乃至數據傳輸終端等多套組合體系。
[0064]1、燈光指示及語音播報可涵蓋以下部分:
[0065]I)框架梁的受力變形時的語音播報、燈光演示受力方向及受力彎曲幅度；
[0066]2)懸挑梁的受力變形時的語音播報、燈光演示受力方向及受力彎曲幅度；
[0067]3)柱的受力及傳力時的語音播報、燈光演示受力方向及受力彎曲幅度；
[0068]4)建築物在垂直荷載作用下的傳力過程的語音播報、燈光演示受力方向及受力彎曲幅度；；
[0069]5)建築物在水平荷載作用下的傳力過程的語音播報、燈光演示受力方向及受力彎曲幅度；；
[0070]2、數據傳輸終端可分為教師教學的節點教學手持終端模塊系統和二維碼自主學習模塊系統。
[0071]1、系統設備:教師手持的手持終端、各節點教學處的二維碼標示、學員手持的電子平板
[0072]2、實訓教學流程:以手持終端的布置，教師可針對教學目的的不同，通過手持終端相應控制燈光指示組件加以操作，甚至以相應的信號控制，從而實現學員手上的電子平板的答疑、教學信息錄入等諸多功能。二維碼的布置，方便了在學員實踐環節時，針對自身的學習短板或者說不明白的學習環節，以電子平板或手機掃描相應的記錄信息的二維碼即可重新學習；如在筏型基礎部分存在疑問，即可針對性的掃描該部分旁側處布置的二維碼，即可實現其在線的重複的加固學習效果。
[0073]本實用新型通過消防演示教學模組30的布置，以其內各系統間的聯動控制，使得教師能夠支管的將傳統建築物內的消防設施乃至其工作狀態系統化的進行感官展示，避免了傳統教學時因無處實踐而導致的學員難以接受的狀況，其直觀操作性和演示效果高，學員接收能力也可得到進一步提升。
[0074]本實用新型的指導思想:
[0075]本實用新型設計指導思想是立足專業教學的前提下，充分利用建設場地的空間資源，系統完整的詮釋《混凝土結構施工圖平面整體表示法製圖規則和構造詳圖》一11G101系列圖集，同時還可增設部分構件，來達到兼容其他專業課程的目的。
[0076]各教學節點均圍繞平法規則、結構構造、施工要求、建築力學、工程造價等進行課程設計。
[0077]本項目設計結構教學節點可達30個，每個節點分別由教學ppt文件夾、圖片文件夾教學音頻文件夾、教學視頻文件夾組成；通過語音播放、燈光演示、口述陳述等多種方向行程立體的新型教學模式，可以為建築施工技術、建築力學、工程造價等多門學科提供教學服務；其市場前景廣闊。
【權利要求】
1.具備消防演示功能的建築結構教學模型，其特徵在於:本模型至少包括基礎工程和布置於基礎工程之上的主體工程，所述基礎工程包括樁基承臺、獨立基礎、條形基礎和筏形基礎；主體工程包括柱平法鋼筋骨架(11)、梁平法鋼筋骨架(12)、剪力牆平法鋼筋骨架(13)以及板筋平法鋼筋骨架(14);本模型還包括消防演示教學模組(30)，所述消防演示教學模組(30)包括具備手動和自動報警控制功能的聯動控制系統以及自動噴淋系統、消防排煙系統、氣體滅火系統和消防分隔系統，聯動控制系統與自動噴淋系統、消防排煙系統、氣體滅火系統和消防分隔系統之間分別電連接。
2.根據權利要求1所述的具備消防演示功能的建築結構教學模型，其特徵在於:所述聯動控制系統包括構成其信號接收端的位於控制室的手動控制部分以及位於主體工程內的自動控制部分，所述手動控制部分為手動報警按鈕，自動控制部分為紅外探測器、煙霧探測器以及溫度探測器。
3.根據權利要求1所述的具備消防演示功能的建築結構教學模型，其特徵在於:自動噴淋系統為霧化噴淋頭，自動噴淋系統固接於主體工程內，並以消防管路連通於主體工程旁側的消防泵房處，氣體滅火系統連通外部氣源。
4.根據權利要求1所述的具備消防演示功能的建築結構教學模型，其特徵在於:消防排煙系統位於主體工程旁側，包括吸風管以及連通吸風管與外部環境並提供吸風管以抽吸力的風機。
5.根據權利要求1所述的具備消防演示功能的建築結構教學模型，其特徵在於:消防分隔系統包括防火簾以及用於捲動防火簾的動力源，動力源的控制端連通聯動控制系統。
6.根據權利要求1或2或3或4或5所述的具備消防演示功能的建築結構教學模型，其特徵在於:本模型還包括用於指示上述鋼筋骨架上各梁柱受力方向和彎曲幅度的指示單元，所述指示單元包括燈光指示箭頭(21)和燈光指示帶(22)，所述燈光指示箭頭(21)的指示方向與相應梁柱的整體受力方向同向布置；燈光指示帶(22)對應各梁柱數目設置為多組，每個梁柱上的每組燈光指示帶(22)均為彎曲幅度不同的兩條以上，其長度方向與相應梁柱長度方向同向，且其弧度方向與相應梁柱的實際受力彎曲方向同向布置。
7.根據權利要求6所述的具備消防演示功能的建築結構教學模型，其特徵在於:各梁柱上的燈光指示箭頭(21)均為多個且沿其長度方向依次布置。
8.根據權利要求6所述的具備消防演示功能的建築結構教學模型，其特徵在於:本模型還包括根據指示單元各工作狀態而加以語音播報的聲音播報單元。
9.根據權利要求6所述的具備消防演示功能的建築結構教學模型，其特徵在於:本模型還包括用於儲存主體工程和基礎工程內教學信息的二維碼，所述二維碼為對應各基礎工程和主體工程的教學構件數目布置的多個，且其布置位置位於基礎工程和主體工程的相應教學構件旁側處。
10.根據權利要求9所述的具備消防演示功能的建築結構教學模型，其特徵在於:本模型還包括便於控制各指示單元運作的手持終端以及用於學員手持並接收手持終端信息的電子平板，所述電子平板上設置有用於接收二維碼信息的接收端。
【文檔編號】G09B25/04GK204102468SQ201420488049
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年8月27日 優先權日:2014年8月27日
【發明者】陳月萍, 杜向琴, 張平, 祝向群, 劉志龍, 孫亭亭, 胡強聖, 張建飛 申請人:安慶職業技術學院