建筑类院校综合性教学的研究与实践——以螺旋楼梯的教学为例

建筑类院校综合性教学的研究与实践——以螺旋楼梯的教学为例

张永辉1李晓娜2郭建富3

关键词：多学科化；螺旋楼梯；综合性教学

一、多学科综合性教学的必要性

建筑学是一个开放的学科，随着时代的发展，它与其它学科之间的相互联系、相互渗透也在不断加强。特别是发展到建筑智能化时代的到来，使他学科引入的比重越来越大，从而其人才需求的特点是跨学科、多元化的综合型人才，因此，在教学中既要注重建筑学学科本身的基础知识和技能培养，同时兼顾其它学科基本知识和技能在建筑专业中的应用。这样学生在未来职业道路上具有更宽阔的知识背景和更强的实践能力。

而我们目前的教育模式和教学组织方式却达不到这样的要求，往往是需要哪方面的知识就开设哪一门课程，那么，到底这些课程之间有什么必然联系？怎样在建筑施工建设中将它们有机地结合起来从而应用到实践中去？是我们建筑类院校教师在教学过程中应该思考和研究的问题。

总之，建筑类学校要培养出综合性复合型人才，就应该在教学中实行多学科的综合性教学，以此来培养学生对都学科知识综合应用的能力，本文将以螺旋楼梯为例来初步探讨将制图、数学和建筑施工这三门学科结合在一起的综合性教学过程。

二、教学实施过程

1、螺旋楼梯图纸的绘制

螺旋面是锥状面的一种，它是以一根圆柱螺旋线为曲导线，以该螺旋线的轴线作为直导线。当直母线运动时，一端沿着曲导线，另一端沿着直导线移动，但始终平行于与轴线所垂直的一个导平面p,如图1.1所示。

下面具体来讲一下螺旋楼梯投影图的画法：

(1)确定螺旋面的螺距及其所在圆柱面直径。为简化作图假设沿螺旋楼梯走一圈有十二级，一圈高度就是该螺旋面的螺距。螺旋楼梯内外侧到轴线的距离，分别是内、外圆柱的半径。

(2)根据内、外圆柱的半径，螺距的大小，以及梯级数，画出螺旋面的两面投影（图1.2a）。把螺旋面的H投影分为十二等分，每一等分就是螺旋楼梯上一个踏面的H投影。螺旋楼梯踢面的H投影，积聚在两踏面的分界线上，如图中（1１）2１22（1１）和（3１）4１42（32）……等。因此，在画螺旋楼梯的两投影时，只要按一个螺距的步级数目等分螺旋面的H投影，就完成了螺旋楼梯的H投影。

(3)画第一步级的V投影（图1.2b）。第一级踢面1１2１221１的H投影积聚成一水平线段（1１）2１22（12），踢面的底线1１12是螺旋面的一根素线，求出它的V投影1′１1′2后，过两端点分别画一竖直线，截取一级的高度，得点2′１和2′2。连接2′１2′2，矩形1′１2′１2′21′2就是第一级踢面的V投影，它反映踢面的实形。

第一级踢面的H投影2１22323１是螺旋面H投影的第一等分。第一级踏面的V投影积聚成一水平线段2′１2′23′2（3′１），其中（3′１）3′2是第二级梯面底线（螺旋面的另一根素线）的V投影（如图1.3b）。

(4)画第二步级的V投影（如图1.2c）。过点3′１和3′2分别画一竖直线，截取一级的高度，得点4′１和4′2。矩形3′１3′24′24′１就是第二级踢面底线的V投影。

第二级踏面的V投影积聚成一水平线段4′１4′25′2（5′１），他与该踏面的H投影4１42525１相对应。其中线段（5′１）5′2也是第三级踢面底线的V投影。

以此类推，依次画出其余各级的踢面和踏步的V投影。必须注意，第五指第九级的踢面，由于被螺旋楼梯本身所挡住，它的V投影是不可见的。各级的投影如图1.2c所示。

(5)最后画螺旋楼梯梯板底面的投影。梯板底面也是一个螺旋面，它的形状和大小与梯级的螺旋面完全一样，只是两者相距一个梯板沿竖直方向的厚度罢了。梯板底面的H投影与各梯级的H投影重合。

画梯板底面的V投影，可对应于梯级螺旋面上的各点，向下截取相同的高度，求出底板螺旋面相应各点的V投影。比如第七级踢面底线的两端点是M1和M2。从它们的V投影m′１和m′2向下截取梯板沿竖直方向的厚度，得n′１和n′2，即所求梯板地面上与M1和M2相对应的两点N1和N2的V投影。同法求出其它各点后，又圆滑曲线连接，即为梯板底面的V投影。完成后的螺旋楼梯两面投影，如图1.2d所示。

总之，我们利用螺旋线长度计算公式可以求出螺旋楼梯扶手的长度，进而可以根据楼梯材料的不同进行数量和总价格的预算；并且螺旋线长度计算公式还可以求出楼梯的总长度，从而进行楼梯踏步级数和材料的预算。

3、螺旋楼梯的施工技术

螺旋楼梯具有造型独特、占用空间少的优点，所以在许多场合都得到了应用。但螺旋楼梯要比一般的直楼梯复杂，因此施工的难度要大很多。螺旋楼梯主要有扶手和楼梯底板两部分组成，我们就这两部分在螺旋楼梯施工中要求，做简单讲解。

（1）螺旋楼梯的扶手

①计算公式

螺旋楼梯的扶手，内圆和外圆的立体半径是不同的，它们的计算公式如下所示:内扶手立体半径：r′=r+，其中r′是内扶手立体半径，r是内扶手水平投影半径，d是螺距。

外扶手立体半径：R′=R+其中R′是外扶手立体半径，R是外扶手水平投影半径，d是螺距。

②放样

由于螺旋楼梯的扶手不是直线，而空间曲线的加工比较复杂，因此我们采用了分段以平面圆弧代替空间螺旋线（不计翘率），用螺旋楼梯扶手的立体半径作为分段平面圆弧的半径放样，其近似程度可满足施工要求。

③注意事项

扶手的厚度和高度不可忽视，施工可按坡度放样，若扶手有翘曲可刨光使其光滑流畅，从而达到螺旋楼梯造型美观的要求。

（2）螺旋楼梯的底板

楼梯底板可采用分块扇形平面板来代替空间曲面板。一般分的块数越多，楼段曲线越柔和，块数多少可视具体情况而定。

我们知道扇形踏步的特点是一头窄，一头宽，因此行走线处的踏步宽度应在25cm以上，同时踏步高度也比一般楼梯踏步高度低1～3cm。这样可以使上下螺旋楼梯的步感平缓、舒适。楼梯内外侧模板的放样制作基本与扶手相同，但因侧板厚度较小，故不需考虑板上下面的翘曲，但它并不妨碍施工的准确性。

三、教学反思

1．综合性教学的要求：首先，多学科的综合性教学对老师的知识体系提出了更高的要求。老师不仅要有广博的建筑专业知识，而且要对与建筑专业相关的知识有深入的了解，并且将它们紧密地结合起来，然后通过多学科的综合性教学过程传授给学生。其次，多学科综合化教学对学生也有进一步要求，要求学生对相关知识要有初步的了解，比如本节课的内容，学生要具有《高等数学》、《建筑制图》和《建筑施工》的基础知识，这样通过本次课的学习，学生不仅复习了已学知识，更学会了将它们应用于实践。

2．综合性教学的方法：a、多学科化综合性教学应与具体实例相结合，以达到理论与实践相结合的目的。b、多学科综合性教学应与学生的实习实训相结合，以达到学以致用的目的。c、多学科化综合性教学应采用传统教学与多媒体教学相结合的方式授课，以达到抽象问题具体化的目的。d、多学科化综合性教学应采用教师授课与学生参与的方式进行，以达到培养学生创造能力的目的。

3．综合性教学的意义：a、多学科化综合性教学有助于培养复合型人才。b、多学科化综合性教学有助于培养学生对知识的综合运用能力。c、多学科化综合性教学有助于提高学生的综合素质。d、多学科化综合性教学有助于不同学科间的相互交流与提高。e、多学科化综合性教学有助于学生形成合理的知识结构。f、多学科化综合性教学有助于提高职业学校的办学水平。g、多学科化综合性教学有助于培养学生综合性思维和分析能力。

参考文献：

［1］朱福熙.《建筑制图》［Ｍ］.北京：高等教育出版社，1982年.

［2］朱保良.《圆弧旋楼梯设计与施工与施工手册》［Ｍ］.机械工业出版社，2004年.