[摘要]文中采用相貫線平面展開式計(jì)算公式和多貫口連續(xù)繪制公式，利用計(jì)算機(jī)編程一次性完成了空間結(jié)構(gòu)多貫口相貫線的分析、計(jì)算和繪制工作。文中所述方法簡(jiǎn)單、方便，切割出的相貫口滿足強(qiáng)度、焊接和安裝精度的要求。設(shè)計(jì)人員不必再為避開多桿相貫而加大節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)截面，從而節(jié)省了材料，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)前景。
　　[關(guān)鍵詞]計(jì)算機(jī)連續(xù)繪制；相貫線；多貫口；空間結(jié)構(gòu)
　　1概述
　　空間鋼結(jié)構(gòu)一直是一種倍受矚目的結(jié)構(gòu)形式，主要包括空間網(wǎng)架、空間管桁架等，這類結(jié)構(gòu)主要出現(xiàn)在門廳、飛機(jī)場(chǎng)、體育館、會(huì)展中心等結(jié)構(gòu)中，隨著科技的發(fā)展和施工技術(shù)的不斷提高，此類結(jié)構(gòu)的運(yùn)用越來(lái)越普遍。而管與管相貫則成為此類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中較為常見的問(wèn)題，特別是對(duì)于一些一個(gè)鋼管有多個(gè)相貫口的節(jié)點(diǎn)，為了保證鋼管相貫處受力合理、傳力有效、焊縫均勻和焊接可靠,需要將帶有空間曲線即相貫線切口的桿件在焊縫處準(zhǔn)確切割成型。因此相貫線的計(jì)算對(duì)于鋼管相貫節(jié)點(diǎn)連接的設(shè)計(jì)、加工、施工等都是非常重要的。
　　工程應(yīng)用中，不論是在現(xiàn)場(chǎng)還是加工場(chǎng)，需要對(duì)大批量鋼管進(jìn)行貫口切割，為了提高效率。本文在前文研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合計(jì)算機(jī)繪圖和運(yùn)算技術(shù)，得出了空間多貫口相貫線計(jì)算機(jī)繪圖方法。該方法可以一次連續(xù)繪出被切桿上所有貫口的相貫線1：1展開圖，也可把依據(jù)本方法編制的程序輸入機(jī)床，在加工廠進(jìn)行一次性切割。
　　2計(jì)算流程
　　在空間搭接節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)多管相貫時(shí)，往往選擇管外徑最小桿件進(jìn)行切割，以最大限度保證節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度，當(dāng)鋼管外徑相同時(shí)，可任選一桿進(jìn)行相貫線的切割。因?yàn)閰R交鋼管的數(shù)量、角度、尺寸的不同得到的相貫線形態(tài)也各異,但相貫線始終是馬鞍型的三維曲線,當(dāng)鋼管直徑及相貫桿間角度確定后其形狀是確定不變的。
　　以一空間球形網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)為例,其上有4根管發(fā)生搭接相貫，已知節(jié)點(diǎn)及各桿的空間坐標(biāo)和管徑見圖1。

　　圖1空間多管相貫球節(jié)點(diǎn)
　　圖1中指定P2為被切桿（即在該桿上進(jìn)行相貫口切割）。以P1為圓心，根據(jù)文獻(xiàn)[1]中公式得出相貫線計(jì)算機(jī)繪制流程，如下：
　　（1）輸入P1（x1,y1,z1）、P2（x2,y2,z2）、P3（x3,y3,z3）┄Pi（xi,yi,zi）等各點(diǎn)空間坐標(biāo)，定義節(jié)點(diǎn)為P1，被切桿為P2。
　　（2）計(jì)算桿長(zhǎng)L，被切桿端點(diǎn)與各桿端點(diǎn)間距離d：
　　Li1=，di2=
　　（3）計(jì)算各桿與被切桿間夾角（用度表示）βi：
　　βi2=degrees（()）
　　（4）以被切桿為z軸正向，以P1點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)新建空間直角坐標(biāo)系PX，PY，PZ。
　　（5）計(jì)算各桿在新建空間直角坐標(biāo)系下PZ豎向投影長(zhǎng)度zi（zi)=Li1*cos(βi2)）。
　　（6）計(jì)算各桿在新坐標(biāo)系下PXPY水平面上投影長(zhǎng)度mi（mi=Li1*sin(βi2)i=3,4,5,┄）。
　　（7）計(jì)算基桿端點(diǎn)3與相貫桿端點(diǎn)間距離（li3=i=4,5,6）。
　　（8）計(jì)算在PXPY面上基桿投影點(diǎn)3’與相貫桿投影點(diǎn)間距離s（si3’=）。
　　（9）計(jì)算在PXPY面上基桿投影長(zhǎng)度m13與相貫桿投影長(zhǎng)度間夾角θ，該夾角以基桿投影為基準(zhǔn)線逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎�，順時(shí)針為負(fù)(cos(θ)=)。
　　（10）計(jì)算球節(jié)點(diǎn)球面所占有的相貫長(zhǎng)度l0（）。
　　（11）計(jì)算相貫線高度h(因相貫線軌跡為對(duì)稱曲線，該公式只計(jì)算1/2圖形)：
　　h=
　　（12）繪出1：1相貫線圖形。
　　利用Visualbasic語(yǔ)言進(jìn)行編程計(jì)算和繪制相貫線，見圖2。

　　圖2相貫線Excel繪制結(jié)果
　　圖2c是提取相貫線計(jì)算中數(shù)據(jù)，利用Execl軟件繪制的相貫線結(jié)果。從圖2b、c中的對(duì)比可以看出，本文采用的相貫線計(jì)算機(jī)繪制方法結(jié)果準(zhǔn)確實(shí)用，可以方便的應(yīng)用于空間結(jié)構(gòu)各種相貫線的繪制中。
　　3工程應(yīng)用
　　文中采用的相貫線計(jì)算機(jī)繪制技術(shù)可以應(yīng)用于大量的工程實(shí)際中，由于本方法簡(jiǎn)單易行，便于操作，在工程應(yīng)用中取得了較好的效果。
　　深圳市民中心位于深圳市中心區(qū)中軸線上，總建筑面積21萬(wàn)平方米，是深圳的標(biāo)志性建筑。建筑由撐起大屋頂?shù)膱A塔、方塔及玻璃裙樓組成。深圳市民中心屋頂面積6.3萬(wàn)平方米，總重量約9000噸，總長(zhǎng)度486米、最大寬度154米，世界建筑史上尚無(wú)類似工程的實(shí)例，是深圳名副其實(shí)的“第一屋頂”。
　　該項(xiàng)目屋頂采用球形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，單個(gè)球節(jié)點(diǎn)桿件相貫類型較多（見圖3），其中最多的一個(gè)有12跟桿件與球相貫，利用文中方法繪制了工程中所有相貫線，解決了多管相貫的難題，保證了施工進(jìn)度，施工效果達(dá)到焊接和桿件連接的要求。

　　圖3深圳市民中心項(xiàng)目（空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)）
　　4結(jié)論
　　文中采用的計(jì)算機(jī)繪制方法和計(jì)算分析不但解決了空間多貫口相貫線連續(xù)繪制的技術(shù)難題，而且還利用計(jì)算機(jī)一次性完成分析、計(jì)算和繪制。文中所述方法，可以簡(jiǎn)單、容易的繪出多管相貫時(shí)的連續(xù)相貫線。因此設(shè)計(jì)人員不必再為避開多桿相貫而加大節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)截面，從而節(jié)省了材料，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)前景。
　　利用文中所述流程編制的計(jì)算、分析軟件，經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐的檢驗(yàn)，施工效果顯著，切割出的相貫口滿足桿件強(qiáng)度、焊接和安裝精度的要求。
　　參考文獻(xiàn)
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