中学社团科技创新制作活动辅导训练系列资料十六

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1、中学社团科技创新制作活动辅导训练系列资料十六主编：他山语A4纸承重结构的设计与制作近年来，随着人类面临的安全防护问题越来越突出，研究设计结构的承载功能，挑战安全极限，自然而然也成了各大、中小学校的创新实践主题，这其中利用A4纸和轻质木条创新设计制作承重结构的比赛活动则最为风靡。相比其它材料，纸与轻质木材料的承载能力相对较弱，通过前面的文章，大家知道，一个物体的承载能力除了与设计制作选择的材料有关以外，还与结构构件的大小形状、构件间的搭建组合方式以及连接方法有关，因此，利用这两种材料，可以很好地甄别评比不同参赛团队的技术素养与设计制作水平。而如何通过结构的创新设计，来提升整个结构的

2、承载极限，也正是这两项活动开展的目标意义之所在。本文将首先对A4纸承重结构的创新设计与制作方法做一些介绍。1．A4纸承重结构的设计承重结构主要是有柱、梁以及拉杆等三个类别的构件构成。在材料一定的情况下，大家需要做的设计方面的工作主要是进行柱、梁以及拉杆这些构件的大小形状、相互间的组合形状，以及相互间的连接方式的设计。3A4纸结构的柱与拉杆主要承受轴向应力作用，杆体承载横截面积越大，承载能力会越强，而柱又主要承受压应力作用，因此，在设计时，柱不应太细。另外，在具体设计时，除了需要考虑轴向应力作用以外，还应考虑柱的抗弯能力。为了提高柱与拉杆的抗弯能力，通常把它们设计成空心管状结构，这

3、样设计一方面是因为在材料和杆体承载横截面积都相同的条件下，空心杆分布在外面的材料比实心杆多，它的抗弯能力要比实心杆强很多；另一方面可以减轻结构自重，在不超过赛题规定的结构的重量条件下，又可提高承重比。当然，这些杆件都是在细而长的情况下才做成空心的，如果杆件既粗且短，空心就没有什么优越性了。梁主要承受载荷压力引起的弯曲应力作用，因此，梁不能设计的太细，梁的长细比越大，越容易弯曲，一般把梁设计成实心圆柱体，这样的梁更具有抗压性。在进行组合形状设计时，应多搭建三角形的造型来加强结构的强度、刚度与稳定性。柱可以采用1根、3根、4根的组合形式。另外不要设计太多的节点，节点是受力最复杂的地方

4、，也是最容易破坏的地方，节点越多，越不好控制。节点连接采用榫接与胶结方式。２．A4纸承重结构的物化制作3承重结构的比赛成绩除了与结构的设计技巧有关外，还与结构的做工是否精细有很大的关系。在整个作品制作中，柱子卷得是否结实整齐，结构组合的平整度、对称性、垂直度、柱子与内壁和上下面的连接情况等都会影响到结构的强度、刚度与稳定性。制作空心柱时，可以将纸条绕在截面为正六边形的铅笔上，绕第一圈时一定要用手压出棱角，每卷一层涂一次胶，涂胶要均匀适量，卷完后用光滑的笔滚出清晰的棱角，挤出多余的胶，及时用热风吹干，以防松脱变形。构件做好后，连接顺序应先搭建好下面柱与拉杆的承重结构，再放置由梁组成

5、的顶面。柱子数量越多，承重量肯定越大，但是，组合不整齐容易偏移、失衡。因此，柱的组合粘结一定要压紧密合，不要留缝隙。3