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[追踪]青少年高校科学营特色活动——重庆大学分营: “震所周知”建筑结构科普体验活动

文_刘敢新 李函锦/重庆大学科学技术协会

2020-09/总第294期

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2019年7月,来自五湖四海的中学生相聚在重庆大学,开始了主题为“智创科技,逐梦青春”的科学营活动。在为期1周的活动中,营员聆听专家揭秘月面上第一片绿叶,在微生物培养皿中畅想月球村,在模拟地震体验中设计抗震结构,用VR体验奇幻矿山开采,去科普课堂感受城市魅力,参观重点实验室,动手科技实践,探秘趣味图书馆,体验工业培训中心,游览建川博物馆,观赏山城夜景,畅游在科学的海洋,探索科技的奥秘,学习宝贵的知识,体验合作的快乐,以青春之力浇灌科技之花,共筑振兴中华的中国梦。“震所周知”建筑结构科普体验活动是其中的一项特色活动,重庆大学分营结合学校地震科普平台,还原真实地震体验,组织开展了这项活动。


活动概述

当前,科学的发展日新月异,让我们能上九天揽月,下五洋捉鳖,但地震仍然是不可预测的严重自然灾害之一,严重威胁人类的生命财产安全。我国处于三大板块的交界处,是地震多发国家,同时也是遭受地震灾害最为严重的国家之一。为传播抗震防灾的科学理念,提升建筑的抗震性能,避免或减轻人们在地震来临时受到的伤害,重庆大学分营组织开展了“震所周知”建筑结构科普体验活动。

体验活动包括结构设计赛、地震模拟体验和建筑沙盘制作,将严肃的基础学科与生动活泼的活动相结合,激发营员的想象力和创造力,启蒙科研探索,激发和引导营员对土木工程、力学、建筑学等相关专业的认识和兴趣,同时传播应急知识,增强紧急事故自我保护能力。


活动内容

17日,由土木工程学院的专家学者为营员讲解有关地震的知识。在讲座中,徐军博士向营员深入浅出地介绍了地震有关知识,讲解了震级、烈度等大众经常混淆的概念,让营员对地震、防震有初步认识。

在了解了地震的有关知识后,迎来了今天的重头戏——结构设计大赛。在结构设计大赛活动中,营员需要以桐木条为主体材料,构建一个理想的建筑主体,要求建筑的抗压、抗震能力达到规定要求。活动集科学性、创造性与趣味性于一体,引导营员关注建筑物的防灾功能,普及应急知识,实现了科学知识的有效传播。

在模型制作过程中,志愿者耐心地为营员讲解步骤过程,并带领他们进行实践。各小组营员天马行空,创意十足,经过精心设计,耐心制作,细心呵护,一个个风格迥异的模型从营员手中诞生了。建筑物的主体结构由各种类型构件组成,有柱、主梁、次梁等,这些构件分别有自己的使命,有的负责承重,有的负责分配,有的负责联系,作用各自不同,但又相互协调,形成一个有机整体。当看着自己作品成型的那一刻,每个人的激动之情都溢于言表。

之后,各小组分别对作品设计初衷和制作过程进行了解释说明,他们的构思奇特,令人惊叹。例如,模型“1号楼”顶层设计了双层承重,使重物压力能够均匀地分布在整个建筑所有的建筑支撑点上,同时兼具了很好的审美效果。建筑的所有交错处都进行了加固,使之更加抗震,并且更加稳定。模型结构主要参考了巴黎铁塔的钢架镂空结构,采用交错式,由4根桐木条组成模型的底部与地面相抵并与底座相接,使得底部构成三角形稳定结构,大大增加了模型的受力能力。模型的上面3层分别采用了三角形与人字形交叉结构,使来自模型顶部的压力能够均匀分布到模型的各点,这样模型就不至于因受力过于集中而断裂。模型的装饰整体诠释了人地和谐的理念,无论科技如何进步,时代如何发展,自然永远是最重要的法则。

横型“1号楼”.jpg

营员作品——模型“1号楼”


18日,营员来到土木工程学院振动台实验楼,检验自己创作出来的模型抗震能力。本次活动所使用的地震模拟技术,是利用小型模拟地震振动台对制作好的模型进行地震波输入激励,通过对模型加载表现的判断与分析,检验模型的抗震性能,提升对结构地震响应的认识。在不断增加的层层重压和地震强度下,营员的模型在测试中表现出优秀的抗震能力。很多第一次动手制作模型的营员感到了无比的兴奋与自豪。

模型承重测试.jpg

模型承重测试


之后,分营还安排了地震模拟体验活动,让营员亲身体验地震来临时的感觉。进入地震模拟小屋后,屋内天旋地转,物品摇晃,门窗作响,营员切身体会到了地震的威力,也体会到了房屋防震的重要性。地震模拟体验活动让营员在真实的建筑物中感受强烈震感,让他们对地震有了最直接的亲身体验,留下了深刻的记忆。

此外,分营还组织营员以“山水城市”为主题利用沙盘搭建模型,进行创意展示,发挥想象力和动手能力制作“美好家园”。在建筑学院的学长、学姐带领下,经过3小时的设计与制作,营员制作出了风格迥异的模型作品。随后,各小组选出代表,上台展示小组成果并阐述对于居住区设计规划的理念。


总结

通过开展本活动,引导营员关注地球灾害,关注人类共同命运,激发探究的梦想,埋下科学的种子。通过搭建模型、体验地震,在活动中增进营员对抗震防灾知识的了解。大灾面前,人人出力,活动引导营员在敬畏大自然的同时具备防患于未然的意识,并获得创作的自我愉悦并陶冶情操。活动普及了抗震防灾相关知识,拓宽了营员的知识领域,增强了团结协作能力,增进了友谊。将抗震主题与人类共同命运相结合,提升了活动的意义。

在当前我国处于地震活跃小周期的背景下,以营员的视角构建心中的城堡,主动思考如何保证建筑物的结构强度,考虑如何协调建筑与人文,激发学生的想象力和创造力,对于他们以后进行科研探究具有良好的启蒙作用。


“7天时间很短,无法满足我们对知识的贪婪。在重庆大学,无论是古典雅致的图书馆,还是中西合璧的教学楼,无论是精确高端的科学仪器,还是一流的学科建设,都彰显着雄厚的教学与科研实力,都散发出无尽的科研魅力。在这里,我们看到了重庆大学一辈辈前人力争上游,为国争光的美好品质。在各个实验室,我们看到了学者严谨求实、积极进取的求学精神。听院士报告会,我们了解了当今科学发展的前沿,有了对科学的坚定信仰。科学之光,星火相传。科学是人类发展的动力,科技是国家兴盛之根本。青年时代,蓬勃发展的时代,我们应该把握机遇,抓紧时间为投身于祖国建设事业打下坚实的基础。”

——重庆市酉阳县第三中学校 李欢

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