结构节点和杆件的制作及应用

1 模型材料及工具 竹材、竹杆、502胶水、美工刀、钢板尺、卷尺、三角板、砂 纸、锉刀、剪刀以及其它常用文具。 2 结构的设计及制作 2.1 竹材的选择。竹皮应该选择纹理比较光滑，物理竹节不 多，且平整无褶皱的材料。竹皮如果出现弯折现象，则该处强度破 坏较大，故不可以使用。而竹节较多的竹皮，会使画线部分走位， 裁剪时出现错误，且在竹节处的受力会发生突变，易导致受力集 中，对结构不利甚至会发生破坏。另外，竹皮在使用过程中一定要 注意其自身的纹路，顺逆纹路的竹皮抗压强度有很大的不同，一般 来说，顺纹的受拉强度普遍高于逆纹的受拉强度。 2.2 竹皮杆件的制作 2.2.1 杆件制作。矩形截面的制作方法一般是，把竹皮裁成一 条一条的竹条，两两垂直拼成L形，两个L形再拼接在一起成为一个 完整的矩形截面的杆件。第一步，裁竹条。两种方法，第一种是直 接在竹皮上画线，这种方法竹皮的利用率较高；第二种是用CAD打印 出1:1的纸贴在竹皮上切割，然后用钢尺对准CAD上画好的线用美工 刀割下，这种方法裁出的竹条精准、误差小、耗时短，但被贴纸覆 盖的竹条不能有效利用，会造成浪费。在裁剪过程中，要注意以下 几点：①在切割竹皮时，一定要保证竹皮平整地铺在桌子上；②当 裁出大量竹皮条后，遵守“取其精华，去其糟粕”的原则，选择相 对较好的竹条来采用；③裁出的竹条可以用锉刀或砂纸打磨使其边 角平整顺滑，但打磨时仅仅是对竹皮条的边缘进行修整，切记不要 使劲打磨，当然，在裁剪时也可以稍增加一下竹皮条的尺寸，以防 打磨时出现打磨过多尺寸减小的问题。第二步，对竹条进行拼接。 首先将两根竹条粘贴在一起，使其侧截面成为L形，滴少量的胶水， 让502通过竹皮的毛细现象使两根竹条粘接在一起。在此过程中， 要注意以下几点：①两根竹条之间尽量不要留有空隙，粘贴时尽量 保持相对平整，可利用钢尺等工具固定两竹条使其彼此垂直，如果 粘贴不均匀，会使杆件存在初弯曲；②502胶水涂抹时，如果涂抹 不均匀，会导致杆件在受力过程中出现局部开裂破坏的现象，滴 过502胶水的模型要避免阳光的直射，否则会使模型滴胶处结块变 脆，也不能将模型放在潮湿的地方，否则502吸水会使模型受潮增 重，影响荷重比；③两个L形粘贴时，会出现两种形式的截面，第 一种是箱型杆，一般用于抗弯构件和宽厚比等于2:3或3:4的梁， 箱型杆类似于桥梁，根据模型跨度来判断模型的抗弯程度。第二 种是回型杆，属于受压构件，抗弯性能差，一般用作连接杆，回 型杆类似于桥墩，受力情况与箱型杆不同。因此，要根据杆件用 途分别制作形式截面。 2.2.2 杆件的加强。在杆件内部添加填充物：方法一，在四 个直角填充一定长度的细竹杆以提高杆件强度，如图1（1）；方法
设施设备 Facilities & Equipment
结构节点和杆件的制作及应用
冯一诺 王琳 （山东农业大学水利土木工程学院，山东 泰安 ３７０９００）
摘 要：以２０２０年第十三届山东省大学生结构设计竞赛赛题为例，从结构的材料、节点的处理、杆件的制作等方 面，阐述了无风撑桁架桥梁的制作方法、制作过程中出现的问题及解决方法，对模型结构进行分析及优化，为今后的 比赛提供借鉴。 关键词：结构设计竞赛；节点设计；杆件制作；结构设计
充，以增加杆件之间的接触面积，提高杆件之间的粘结力，控制节
点处刚度，从而使结构整体刚度提高。
2.3.2 杆件连接。多杆接驳：①在两主梁内部穿插加一定长度
的杆件，交叉相连，是“部件连接法”的一种，见图2；②外部多加
一定长度的小竹杆，连接时接触面积增大，有利于粘贴巩固，也属
于“部件连接法”的一种；③将横梁在杆端处切去一半，搭接在主
多数情况下使用，但小竹片的分担的力较小，强度提高效果不大。
另外，在模型拼接完毕后，也可以在折弯处粘贴一个L字贴，不仅能
增强两杆件的粘贴效果，还能减少胶水不均匀而导致的误差。缠绕
竹柳法：把竹皮裁剪成又细又长的竹柳状，缠绕在节点上绑扎好，
操作起来简单高效，较传统，对于多个杆件交接的节点处的加固十
分方便，但制作工艺略粗糙、不美观，缺少创新性。拉扁竹杆法：
梁上，横梁的的切口处内部加杆件，使切口处成为实心结构，提高
杆件承载力，又称为“简易榫卯法”，腹杆接驳：①直接将腹杆两
两相互粘贴或粘贴到横梁上；②将腹杆延：在结构的节点处粘贴一块小尺
寸的竹片，可以提高杆件之间的连接强度，增加节点处的刚度，实
施起来十分简单，且小竹片质量轻，有利于提高荷重比，适合于大
学,2012.
– 16 –
利用竹杆较好的韧性和较高的抗拉强度，将位于同一平面内的节点
用竹杆拉紧。这种方法可以适用于需要受拉的地方，把节点荷载传
递到扁竹杆上，但竹杆只可传递拉力，其他荷载作用下效果较差。
参考文献：
[1]武国芳.小径木轻型木结构体系及受力性能研究[D].哈尔滨
工业大学,2015.
[2]袁健.小径木钢组合模板立柱稳定性研究[D].哈尔滨工业大
二，在内部填充“十字型”肋件以提高杆件承载力，如图1（2）； 方法三，在内填充短的杆件成M形，可以提高杆件的刚度，如图1 （3）。考虑到竹皮的厚度，肋的宽度应稍小于杆件的宽度。
（1）直角处填充 （2）十字型
（3）M形
图1
2.3 节点的设计
2.3.1 缝隙处理。节点的缝隙可以用竹皮或竹粉滴502胶水填