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    一種角鋼節點的自動設計方法

    2018-12-20   來源:   點擊數:15次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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       中國鋼管信息港數據獲悉:輕鋼結構已在房屋建筑中得到廣泛的應用,而輕鋼結構房屋的主要構件是寬翼緣焊接H型鋼梁、鋼柱。這些構件在制作過程中都需要焊接,都不可避免存在焊接變形問題。如果焊接變形不予以矯正,則不僅影響結構整體安裝,還會降低工程的安全可靠性。
      
      焊接結構發生了超出技術要求所允許的變形后,應設法矯正,使之符合產品質量要求。實踐證明,很多變形的結構是可以矯正的。各種矯正變形的方法實質上都是設法造成新的變形去抵消已經發生的變形。
      
      一種角鋼節點的自動設計方法吳玉光,楊兵(河海大學機電工程學院,江蘇常州點板的形狀。將節點上所有節點板根據所在功能面的重要程度進行剪裁和組裝,完成節點設計。
      
      72:A鋼結構節點是指桿件連接的交點,參與連接的桿件通過節點板采用焊接或鉚接方式互相連接在一起。鋼結構節點設計的主要任務是:首先根據鋼結構的功能和結構要求確定節點處節點板數量每一塊節點板的形狀和方位、節點板之間的位置關系和連接關系等;然后根據桿件的受力情況,按照一定的規則和標準進行必要的強度計算,以確定每一塊節點板具體尺寸;最后根據設計結果繪制節點板的施工圖。
      
      鋼結構節點設計是整個設計工作中最煩瑣也是非常重要的環節,節點設計的工作量約占總設計工作量的三分之二。尤其在施工圖中,節點圖形包括相關的尺寸、標注等占圖紙內容的絕大部分。因此,節點設計是否得當,將直接影響鋼結構的設計質量和工程成本。
      
      國內外有關鋼結構桿件連接節點設計技術的不多。目前的鋼結構設計軟件也沒有很好地解決節點設計問題,有的鋼結構軟件甚至沒有節點設計功能。鋼結構節點設計基本上采用模板技術和參數化設計思想,如中科院計算所開發的PDSoft系統。這種方法雖然有實用、可靠的優點,但由于節點類型多、數量大,即使窮舉全部節點類型也相當困難,更不要說建立全部節點庫。因此,節點設計的自動化程度還很低。
      
      本文提出一種角鋼鋼結構焊接節點板自動設計方法。該方法將鋼結構節點看作是連接桿件所在面的交點。首先將節點處相連接的桿件根據所在功能面進行劃分,對每一個功能面根據相連接的桿件類型和方位自動確定節點板的形狀和位置,然后將同一節點上所有功能面對應的節點板進行組裝,通過節點板的相互切割形成具體的節點板。該方法不需建立節點樣板庫。
      
      1角鋼節點的功能面和基本節點板為角鋼節點的最一般情況。角鋼節點上的桿件根據空間位置關系分成柱、梁撐三種桿件類型。從圖中可以看出,組成角鋼節點的節點板根據其相對于節點的位置關系,可將節基金項目:河海大學常州校區青年科技基金資助項目(CJ2001-河海大學常州分校學報點板分為三種基本形式,如所示。根據連接桿件之間*的位置關系建立節點板的局部坐標系,可以看出這三種節點板分別用于連接位于一個象限內的桿件兩個相鄰象限內的桿件和四個象限的桿件。分別將這三種節點板稱其為1號、2號和3號基本節點板。這三種基本節點板可以組成任意復雜的角鋼節點。
      
      根據節點上的三種桿件類型,將節點上的桿件軸線所組成的面分為柱面、梁面和撐面。柱面是指組成該平面的桿件軸線可以有柱、梁和撐,并且其中必須包含柱的軸線角鋼節點的平面;梁面是指組成該平面的桿件軸線只有梁和撐軸I'1線,并且其中必須包含梁的軸線的平面;撐面是指組成該angk基本節點板平面的桿件軸線只有撐軸線,并且該節點上沒有柱和梁的平面。如所示,以線段代表桿件,線段的交點代表節點。如八戶4,八戶3,P5P8,P6P7為柱的軸線;乃,P2P6,乃P5,P5P6等為梁的軸線;組成的柱面,又存在由PW2P5P6組成的梁面;而節點P9只有撐面,即由P3P6和P2P7組成。
      
      2角鋼節點板自動設計算法節點的功能面分解2.1基本節點板坐標系的確定從以上分析可知,為了確定給定功能面上的節點板屬于哪種基f本節點板類型,首先必須根據該平面上的桿件軸線建立節點板坐標系,然后根據桿件軸線在該坐標系中的分布狀況確定基本節點板的形式。確定節點板坐標系的具體實現過程如下:a.以桿件軸線的交點為節點板局部坐標系的原點。
      
      b.確定節點板局部坐標系的x軸。如果存在桿件軸線對局部坐標系原點是貫穿的,或者存在兩根桿件的軸線是共線的情況,則以這類桿件軸線為x軸。否則,以能將其余桿件劃分在該桿件兩側的數量差最大的桿件為x軸。x軸的正向在y軸正向確定之后根據右手法則確定。
      
      如(a)中桿件a軸線將其余桿件軸線劃分為a的兩側,而且這種劃分方法能使一桿的兩側的其余桿件的數量差為最大,因此a桿為x軸。
      
      c.確定節點板局部坐標系的y軸。如果只存在一根垂直于x軸的桿件,并且該桿件對局部坐標系原點是貫穿的……則以該桿件為y軸,取x軸兩側中其余桿件數量多的!側為y軸的正吳玉光,等一種角鋼節點的自動設計方法向;如果只存在一根垂直于x軸的桿件,并且該桿件的端點與坐標原點重合,則以該桿件為y軸,其正向為原點指向桿件另一端點的方向,如(b)所示;否則,取x軸兩側中桿件數量多的一側為y軸的正向。如(c)中桿件a為x軸,則向上的方向為y軸的正向。
      
      中國鋼管信息港數據獲悉:節點板坐標系根據桿件軸線在局部坐標系中的分布情況來確定該平面選用的節點板類型。如果桿件軸線分布在局部坐標系的一個象限內,則選用i號基本節點板;分布在局部坐標系的兩個相鄰象限內選用2號基本節點板;否則,選用3號基本節點板。例如(b)和(c)所示節點用2號節點板,(a)用3號節點板。
      
      2.2角鋼節點板的自動生成算法在角鋼節點板的自動生成算法中,首先將給定的角鋼節點劃分成各個功能面,對每一個功能面建立坐標系,并且據此坐標系確定節點板的類型。對同一類型的節點板規定一個統一的長度和寬度尺寸。由于節點上不同功能面上的節點板互相干涉,根據節點板的重要程度確定哪一塊節點板應該減去相干涉部分。其算法框圖如所示。實現過程為遍歷鋼結構的各角鋼節點,對于每個節點作如下處理:河海大學常州分校學報a.確定所有柱面上的節點板類型。當一個節點存在多個柱面時,則各個柱面的處理順序為:首先確定有梁貫穿當前節點的柱面,然后確定兩梁共面的柱面,第三確定只有一根梁的柱面,最后確定沒有梁而只有撐的柱面。對于每個柱面上的節點板,用所有己經確定的節點板與之進行幾何求交,減去相交的部分,余下的部分就是當前節點板的真實形狀和位置。
      
      b.確定梁面上的節點板。用所有己經確定的節點板與之進行幾何求交,減去相交的部分,余下的部分就是當前節點板的真實形狀和位置。
      
      c.確定撐面上的節點板。對于存在多個撐面的空間節點,處理順序為:首先確定節點上有撐貫穿的撐面,然后確定有兩撐軸線共面的撐面。
      
      經過上述的算法,每個節點上的節點板形狀即可以確定。然后利用節點板的幾何參數提取模塊,確定每一塊節點板的幾何參數,通過強度計算或者交互設計確定節點上的節點板具體尺寸,完成節點設計。中國鋼管信息港數據獲悉
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