掌聲背后的孜孜以求——記全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽蘭州大學(xué)代表隊(duì)

五月的校園草木蔓發(fā)，蘭州大學(xué)榆中校區(qū)高遠(yuǎn)樓的實(shí)驗(yàn)室里，三位少年正不舍晝夜，一遍一遍計(jì)算數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、搭建模型、試驗(yàn)荷載、優(yōu)中選優(yōu)，為全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽緊張準(zhǔn)備著。

2014年，由蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院武生智教授帶隊(duì)、王亞軍擔(dān)任指導(dǎo)教師首次組建隊(duì)伍代表學(xué)校參加“第八屆全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽”并獲得三等獎(jiǎng)，此后學(xué)校連年在該比賽中獲得佳績(jī)。2023年，該團(tuán)隊(duì)以作品“凝力菁工”再次斬獲全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽二等獎(jiǎng)，并榮獲大賽“優(yōu)秀組織獎(jiǎng)”。

“從零開(kāi)始的探索與琢磨”

萬(wàn)事開(kāi)頭難。在參賽的最初幾年，隊(duì)員們面臨的最大問(wèn)題是缺乏豐富的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與工藝制作經(jīng)驗(yàn)。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，桿件的制作最為基礎(chǔ)，也直接關(guān)系著模型的質(zhì)量與荷載，只有模型質(zhì)量越小，承載的荷載越重，得分才會(huì)越高。最初制作桿件時(shí)，隊(duì)員們直接用四條寬1厘米的竹皮粘接形成長(zhǎng)方體桿件，這樣的桿件不僅竹皮本身質(zhì)量重，粘接所需的大量膠水也會(huì)增加桿件的重量。

而且一旦粘接不夠牢固，稍微施壓就會(huì)破壞模型結(jié)構(gòu)。在這個(gè)過(guò)程中，隊(duì)員們?nèi)諒?fù)一日地制作模型與思考產(chǎn)生了新的靈感?！坝幸惶?，我突然想到可以把薄的竹皮用刀背劃出折疊線，沿三條折疊線卷起的箱形桿件直徑就只有4毫米?！边@樣的發(fā)現(xiàn)讓2017年參加全國(guó)賽的隊(duì)員李毅豪和隊(duì)友信心倍增。

事實(shí)上，成功的經(jīng)驗(yàn)很重要，但失敗的經(jīng)驗(yàn)更為珍貴。2018年，全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽在華南理工大學(xué)舉辦。賽時(shí)，隊(duì)員們按照設(shè)計(jì)的預(yù)定方案進(jìn)行模型制作后進(jìn)行晾置，本以為萬(wàn)無(wú)一失，但第二天發(fā)現(xiàn)受南方潮濕天氣影響，粘接桿件的膠水沒(méi)有干透，所選竹皮受潮后結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也發(fā)生了變化，導(dǎo)致模型整體穩(wěn)定性較差，未能拿到名次。

參賽隊(duì)員黃鴻偉說(shuō)，雖然受天氣影響沒(méi)有在國(guó)賽中拿到名次，但通過(guò)參賽，隊(duì)員們不斷學(xué)習(xí)其他團(tuán)隊(duì)的成熟經(jīng)驗(yàn)，為后來(lái)的參賽積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。在摸索之中，參賽隊(duì)員或成功或失敗的經(jīng)驗(yàn)都為后來(lái)者墊下基石，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)的積累和傳遞，參賽工藝越來(lái)越成熟，結(jié)構(gòu)越來(lái)越穩(wěn)定，模型越來(lái)越輕巧，所承荷載越來(lái)越重。

“成功源于無(wú)數(shù)次的返工重造”

讀懂賽題是擺在參賽隊(duì)員面前的第一個(gè)難題。每年賽題都會(huì)在比賽前幾個(gè)月公布，二十多頁(yè)的賽題涵蓋命題背景、模型要求、加載裝置、現(xiàn)場(chǎng)制作、待定參數(shù)等內(nèi)容。“如果某一句話沒(méi)有理解透徹，就會(huì)對(duì)比賽結(jié)果造成很大影響?！蓖鮼嗆娬f(shuō)。

在深入理解賽題要求之后，便可以根據(jù)賽題要求運(yùn)用麥達(dá)斯等模型分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最后也是最重要的一步，按照軟件模擬的結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)體模型的制作，并通過(guò)荷載試驗(yàn)不斷進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)?！爸谱鞯哪Ｐ驮蕉?，驗(yàn)證的方案越多，嘗試的思路越多，結(jié)構(gòu)才越近于完美?！边@是王亞軍對(duì)隊(duì)員們的要求。

“有時(shí)候要給模型結(jié)構(gòu)做加法，有時(shí)候又要做減法，加的是更合理的東西，減掉的是一些不重要的東西，這就需要通過(guò)一次次試驗(yàn)去發(fā)現(xiàn)哪些是重要的，哪些是不重要的?！崩钜愫勒f(shuō)，在參加省賽前，他們準(zhǔn)備的模型有100克，這個(gè)重量對(duì)他們而言已經(jīng)非常輕了。但當(dāng)聽(tīng)說(shuō)其他參賽隊(duì)伍模型質(zhì)量做到了40克，而且能夠荷載的重量遠(yuǎn)超過(guò)他們，這讓團(tuán)隊(duì)一下慌了。

“聽(tīng)到這個(gè)消息，我們一遍又一遍地想哪里還可以優(yōu)化。直到半夜，靈感突然來(lái)了，題目中說(shuō)要做一個(gè)柱體，但并沒(méi)有說(shuō)用竹皮做柱體，我們或許可以用白線代替竹皮?！崩钜愫烙眉舻栋阎坝弥衿ぷ龅闹w剪下來(lái)，讓模型再次承重，發(fā)現(xiàn)中間的柱體對(duì)荷載的重量確實(shí)沒(méi)有影響，這就驗(yàn)證了他的設(shè)想可行。

“這個(gè)發(fā)現(xiàn)讓我們的模型重量減了整整30克?！崩钜愫勒f(shuō)，正是在一遍遍推翻重來(lái)的過(guò)程中，隊(duì)員們對(duì)賽題的理解更深刻、對(duì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)更具體、對(duì)工藝的打磨更精細(xì)、對(duì)模型的制作也更純熟。

“船要行穩(wěn)致遠(yuǎn)，離不開(kāi)舵手操控方向”

為提高學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的興趣，土木工程與力學(xué)學(xué)院自2021年開(kāi)設(shè)學(xué)校通識(shí)課《建筑美學(xué)》。在這一課程中，王亞軍將結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容穿插入授課之中，吸引了大量來(lái)自不同專業(yè)的同學(xué)。

“在課堂上，我會(huì)讓同學(xué)們用紙材料、白乳膠、刷子等現(xiàn)場(chǎng)制作小框架，選課的人每次都很多?！蓖鮼嗆娬f(shuō)，不少學(xué)生因課結(jié)緣，走進(jìn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)室，并逐步參與到全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽校賽、省賽、國(guó)賽的層層選拔之中。

在多年的參賽過(guò)程中，王亞軍一直扮演著舵手的角色。在選拔隊(duì)員時(shí)，他會(huì)綜合考慮不同學(xué)生的優(yōu)勢(shì)與特長(zhǎng)，選拔能夠共同協(xié)作、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)?！皝嗆娎蠋煿こ探?jīng)驗(yàn)比較豐富，但是他不會(huì)直接告訴我們應(yīng)該怎么做，而是啟迪和發(fā)散思維，鼓勵(lì)我們探索不同的解決方案?！崩罴诬幷f(shuō)。

在備賽過(guò)程中，王亞軍會(huì)定期檢查模型制作情況，與隊(duì)員們一起完成加載試驗(yàn)，觀察破壞過(guò)程、找尋破壞原因，提供中肯的建議和指導(dǎo)。在比賽時(shí)，進(jìn)行加載試驗(yàn)是隊(duì)員們最緊張的一個(gè)環(huán)節(jié)。王亞軍又化身心理按摩師，給隊(duì)員們加油打氣，幫他們舒緩壓力。

在王亞軍的悉心指導(dǎo)下，隊(duì)員們?nèi)耐度耄焖俪砷L(zhǎng)?！皞滟惸酥羺①惖倪^(guò)程確實(shí)很辛苦，也很刻骨銘心，純粹地參與到這件事時(shí)，我們既感受著結(jié)構(gòu)模型獨(dú)特的美，也會(huì)在做出成品的時(shí)候涌起強(qiáng)烈的成就感?！被厥讌①愡^(guò)程，現(xiàn)已博士三年級(jí)的李毅豪感嘆道。（中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)記者 尹曉軍 通訊員 王文鈺 謝穎）