实践出真知 赛场上验真招——西安建大华清学院三下乡实践成果转化结构设计竞赛

实践出真知 赛场上验真招——西安建大华清学院三下乡实践成果转化结构设计竞赛

为进一步巩固暑期“三下乡”社会实践成果,把田间地头发现的真问题转化为专业练兵的实课题,近日,西安建筑科技大学华清学院智能建造与材料工程学院,将赴周至县开展农房地质安全排查的实践需求融入学科竞赛。本次竞赛以“黄土区农村房屋低成本加固”为核心命题,吸引了土木工程、城市地下空间工程、安全工程等专业32支队伍参赛,学生们把三下乡实践中积累的农房加固经验转化为模型设计方案,在动手实践中验证技术可行性,探索适用于乡村的低成本、易施工加固路径。

一、以赛促学,把乡村实际需求搬上竞赛赛场

今年暑期,三下乡实践团赴西安市周至县楼观镇开展农房地质灾害排查服务时发现,当地农村自建房普遍存在加固成本高、施工技术门槛高的痛点:多数村民知道房屋存在开裂、沉降隐患,但专业加固方案动辄数万元的成本让不少家庭望而却步,同时传统加固工艺需要大型设备,难以在交通不便的乡村落地。“能不能用更低的成本、更简单的工艺,实现农房结构性能提升?”带着实践中发现的问题,实践团回校后牵头策划了本次结构设计竞赛,把乡村真实需求作为竞赛的核心命题。

本次竞赛要求参赛队伍仅用指定规格的竹条、木条和环保胶水,制作模拟农房墙体与基础的结构模型,在限定自重(不超过200g)的前提下,同时满足竖向承重、水平抗侧移两项测试要求——这两项指标恰好对应三下乡中发现的农房两大核心隐患:黄土湿陷带来的竖向沉降、滑坡/雨水侵蚀带来的水平侧移。竞赛评分标准也完全贴合乡村实际:除了承重性能,材料成本、施工难易度、节点可靠性均占重要权重,引导学生跳出“为竞赛做模型”的思路,真正设计出村民能用、好用的加固方案。

“我们在周至看到很多村民自己用水泥抹裂缝,但根本解决不了结构受力的问题,这次竞赛就是想和同学们一起,找一种像搭积木一样简单、成本几百块钱就能做的加固方法。”本次竞赛指导教师、三下乡团队带队老师巩云鹏说。

图1 参赛队员精准测量裁切杆件,搭建结构模型

二、巧手筑构,在动手实践中打磨加固方案

竞赛现场,参赛队伍把三下乡实践中学到的结构知识融入模型制作,不少队伍直接借鉴了实践中总结的农房加固逻辑:有的队伍参考农房斜撑加固法,在模型侧面增加交叉斜杆,模拟墙体加设钢支撑的加固效果,提升结构抗侧移能力;有的队伍借鉴地基灰土换填的原理,在模型底部增加分散受力的“基础梁”,避免局部受力过大导致沉降;还有的队伍针对三下乡中发现的“节点破坏先于杆件破坏”的问题,重点打磨杆件连接节点,用三角片加固节点位置,模拟农房墙体转角处的加固工艺。

从测量、裁切到拼接、固定,队员们配合默契:负责设计的队员反复核对杆件尺寸,确保结构受力符合计算结果;负责制作的队员小心翼翼打磨竹条毛刺,避免杆件出现应力集中点;负责优化的队员则结合三下乡排查时看到的房屋破坏形态,不断调整杆件角度——不少参赛队员都参与了本次三下乡实践,制作模型时总能想起在周至看到的开裂墙体、倾斜房梁,每一处杆件设计都对应着实际的房屋隐患。“在村里给村民讲加固的时候,总觉得原理很简单,真的自己动手做模型才发现,差1毫米的角度、少涂一点胶水,整个结构的受力就完全不一样了。”参与过三下乡的参赛队员刘锋说,这次做模型的过程,也让他对之前给村民提出的加固方案做了不少优化。

图2 参赛队员配合修整结构杆件,优化节点连接可靠性

三、加载验效,用数据检验实践成果

模型制作完成后,最核心的加载测试环节正式开始。加载台模拟了黄土区农房的受力场景:先在模型顶部逐级增加竖向配重,模拟房屋自重与屋面荷载,测试结构竖向承重能力;再通过水平牵引装置施加水平力,模拟滑坡、土体侧移带来的水平荷载,测试结构抗变形能力。队员们小心翼翼把蓝色配重沙袋逐个放到模型上,眼睛紧紧盯着杆件的变形情况,每加一级配重就记录一次模型的位移数据,不少队伍的模型在加载到远超自重几十倍的荷载时仍保持稳定,赢得现场阵阵掌声。

加载现场,不少队伍的设计都让人眼前一亮:有的队伍采用了“强节点弱杆件”的设计,即使个别杆件出现弯曲,整体结构仍保持稳定,恰好对应农房加固中“重点加固节点”的原则;有的队伍用了轻质的三角桁架结构,用最少的材料实现了最大的承重,整个模型成本仅模拟乡村实际加固成本的1/10,完全符合低成本的要求。

图3 参赛团队为模型逐级加载配重,测试结构承重与抗变形能力

四、成果转化,让三下乡实效落地生根

从田间地头的隐患排查,到竞赛场上的模型验证,本次结构设计竞赛打通了“实践-研究-再实践”的成果转化闭环。不同于传统的学科竞赛,本次竞赛所有命题都来自三下乡一线的真实需求,所有优秀方案最终都将回到乡村服务实际,真正实现了“把论文写在祖国大地上”。竞赛结束后,实践团还将把参赛队伍的优秀加固方案整理成《乡村农房低成本加固手册》,配上简单易懂的示意图,下次赴周至开展实践时发放给村民,让竞赛成果真正惠及群众。

“三下乡不是走一圈就结束,而是要把看到的问题、学到的知识,真正变成能帮到村民的实在东西。”学院相关负责人表示,后续学院将持续把社会实践与专业教育结合,引导更多学生把专业知识用到乡村服务中,让青年学生的聪明才智,真正成为乡村振兴的实实在在的力量。