本文介绍了二年级夏季学期的表现实习与构造实习的两个实习课程，一方面，该实习课程是在一年级木工建造的基础上进一步的拓展，使同学们可以了解不同材料所形成的不同构造节点的设计；另一方面，该课程中讲数字建模与机械加工相配合，探索一种将数字建造（Digital Fabrication）思维渗透到本科低年级教学中的培养方法。

「 课程背景 」

由于疫情影响，2020年的夏季实习课程需全部在校园内完成，因此在本次教学中，将原本独立的两个实习单元，表现实习与构造实习，串联打通，成为前后衔接、逻辑递进的一个完整建造设计训练。在这个训练中，针对相同的设计目标，从数字建模、节点设计与图纸表达，到材料加工、节点拼装与实际搭建的两个不同阶段，在为期1个月的时间中，让学生充分体会如何利用材料特性，设计符合材料逻辑的连接方式与构造节点，并理解数字建造思维下一个小型构筑物方案的实际生成链条。（图1-4）

图1 课程终期现场合影

图2 课程终期现场合影

图3 课程终期现场评图

图4 课程终期现场评图

「 教学设计 」

本次课程的终期目标是在3m*2m*2m的尺寸控制下，分小组每小组各自完成一个功能性构筑物的设计与实际建造。结合哈工大百年校庆与特殊的疫情防控背景，最终构筑物功能拟定为百年纪念展墙、百年纪念花坛、百年纪念雕塑（柱）、无接触防疫置物架之一。（表1）

构筑物搭建的结构逻辑是本次教学设计的基础。在本次教学中，根据结构方式的不同分为四个小组，即“条”结构（Point Structure）、“面”结构（Surface Structure）、“面条”结构（Interlocking Structure）、“体块”结构（Modular Structure），并分别根据不同的结构搭接特点分配每组不同的材料类型（图5）。如“条”结构组主要使用木条、竹竿；“面”结构组主要使用泡沫板、布料/网、混凝土；“面条”结构组主要使用木板及亚克力板；“体块”结构组主要使用木板、泡沫板等。在实际搭建过程中，要求每组同学必须主要使用所限定的材料种类，设计符合结构主题的构筑物并完成最终现场搭建。

图5 结构主题与可选材料

「 教学组织 」

本次教学为期1个月，分为两个阶段，每个阶段各2周。

第一阶段：表现实习

表现实习是一门结合理论和计算机绘图的实习课程。课程目标是培养学生的计算机绘能力，提高学生熟练运用不同绘图软件来解决问题的能力，以便更好的促进和增强学生们的建筑设计水平。课程计划在两周内，让学生学习不同类型的绘图软件，例如Grasshopper等，绘制不同类型和性能的模型和构筑物，学习利用程序知识解决建筑设计中的各种问题。

在这一阶段，要求学生们首先以草图的形式对于自己小组的结构主题下可能产生的造型及搭建方式进行广泛的探索，通过组内讨论选定最终方向。确定方向后，进一步以10个节点模型与25个体量模型的方法，进一步发展材料的可能组合方式、节点的构造形式，逐步优化，并最终形成可于第二阶段实际搭建的可行性方案。（图6-9）

图6 条组第一阶段的不同探索模型

图7 面组第一阶段的不同探索模型

图8 面条组第一阶段的不同探索模型

图9 块体组第一阶段的不同探索模型

第二阶段：构造实习

构造实习是一门结合理论和实践的实习课程。课程目标是希望通过两周的课程训练，让学生们学习和实践基本的材料和构造知识，建立以材料构造为核心的建筑设计语境，以便更好的促进学生的建筑设计水平和功力。课程计划在两周内，让学生选择不同的材料和建造类型，建造等比例的材料模型和构筑物。

在这一阶段，要求学生们首先用现有材料制作1：10或1：5的试验模型，检验该结构在接近建造比例的尺度下是否可行，然后根据材料特性和节点构造选择相应适合的加工方式，对材料进行切割、打磨、打孔、浇筑等操作，并在现场拼装完成最后的整体搭建。（图10-14）

图10 最终搭建成果（左上：条组；右上：面组；左下：面条组；右下：块体组）

图11 条组终期评图成果

图12 面组终期评图成果

图13 面条组终期评图成果

图14 块体组终期评图成果

「 教学实践 」

“条”组

    “条”组同学在第一阶段的探索中主要试验了互承结构与“跷跷板”结构两种形式，由于所购得竹子较为干燥不易弯曲，因此在第二阶段选择继续发展互承结构。在最终方案中，最简单开洞打孔的加工方法，将竹子与木条等杆件互相叠压咬合，实现交替互承。（图15）这种节点简单灵巧，施工方便，却又保留有传统木构建造的味道，杆件之间的连接并无使用钉子或其他粘合剂，节点处绑扎的绳子也是搭建之后为进一步确保整体结构的稳定与安全后期添加的，因此该小组也成为了四个组中最先完成搭建的小组。（图16-17）

图15 条组互承节点

图16 条组搭建过程

图17 搭建结束条组合影

“面”组

    “面”组同学聚焦于材料本身的可能性，对于混凝土的浇筑与成型的方法以及如何利用混凝土形成尽量轻巧生动的反重力造型进行探索。方案的最终呈现是用模板将混凝土浇筑成不同的砌块，砌筑成拱，并利用绳子穿过浇筑时提前预留的孔洞形成张拉结构拉住泡沫制成的两个反拱，形成材料、力学、形式的有趣对比。（图18-20）

图18 面组节点

图19 面组搭建过程

图20 搭建结束面组合影

“面条”组

    “面条”组同学在第一阶段探索了编织结构与“莫比乌斯”螺旋环结构两种形式（图21-22），并且利用grasshoper等软件同时对两种形式都进行形态整理、定位，以及构件单元化的拆解，为后期的实际建造打下了基础，该小组也是四个小组中数字建造逻辑最清晰的小组。在第二阶段，该小组选择了“莫比乌斯”环结构进一步深化，利用3D打印技术打印了方案模型，而后利用数字模型与激光切割结合的方法加工材料，拼装部件，完成搭建。（图23-24）

图21 面条组第一阶段编织结构草模

图22 面条组第一阶段“莫比乌斯”环草模（3D打印）

图23 面条组节点

图24 面条组搭建过程

“块体”组

    “块体”组同学以基本结构单元为原点出发，利用单元的重复、拼接、堆积，生成复杂形体。在第一阶段中，该组同学首先探索了结构单元本身形态的可能性，试验了单元的连接方式和拓展方式。在中期生成的“软着陆” 概念置物架的形态中包含水平跨度与垂直支撑两个方向的前期探索成果。在第二阶段的实际搭建中，首先通过1：10与1：5的大比例模型的试搭建，对原模型中的受力较大部分进行加固。然后，配合数字模型，使用激光切割工具加工板材并拼接为结构单元，多个结构单元的再拼接，生成最终的实际形体。（图25-32）

图25 块体组搭建过程-激光切割工具使用

图26 块体组现场搭建过程

图27 块体组现场搭建过程

图28 块体组现场搭建过程

图29 块体组搭建过程-节点细部

图30 块体组搭建过程-节点细部

图31 块体组搭建完成合影

图32 块体组搭建完成

 

    课程时间：2020年6月29日-2020年7月27日

    指导教师：虞刚、卢添添、王墨晗、林晓钰、钟梦蕾、谭有恒

    学生名单：

    （1）条组：朱子轩、李世濠、甘灏华、郑雨希、刘艺幻、秦正坤、张禛玺、夏雨轩

    （2）面组：吴晋轩、王艺霖、毛雨骞、张兴旺、陈鹏宇、王颖琳、王睿、赵晨凯

    （3）面条组：李祥明、赵美茹、刘瑞灵、梁小林、徐萃萃、张琦琦、肖宇轩、谢霖

    （4）块体组：林子淳、韦汝吉、黄诗婷、姜天宇、吴承家、郭羽棋、补琳倩、陈怡胜

 

文 / 林晓钰 虞刚

排版 / 胡桢

 

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