鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)文章提綱

1、異形空間鋼結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)方法1項(xiàng)目研究的背景1.1工程概況主站房東西長(zhǎng)413m,南北寬208m,建筑高度43.6m。主站房包 含9m候車廳層，以及局部3.4m及15m夾層，18.8m地鐵4、6號(hào)線 平臺(tái)框架層多個(gè)層次。南北向基本柱距27m，東西向基本柱距2743m 不等。9m框架層以上局部抽柱后，屋面桁架跨度南北向最大為81m，東西向最大為86m。東廣場(chǎng)屋蓋懸挑63m，西廣場(chǎng)懸挑22.7m。1.2同類技術(shù)研究現(xiàn)狀目前，進(jìn)行空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)主要采用XSTEEL和 AUTOCAD兩種軟件。XSTEEL以其全程的自動(dòng)出圖功能為大多數(shù)詳圖公司所采用，能 有效減少人工繪圖易出現(xiàn)的問(wèn)題。但由于軟

2、件接口的原因，XSTEEL 中的模型不方便提供給鋼管加工設(shè)備一一三維數(shù)控管相貫線切割機(jī) 的軟件進(jìn)行切管程序的編譯，彳主彳主需要重新在AUTOCAD中重新調(diào) 整模型，再提供給切管機(jī)的軟件使用。另外，XSTEEL中的模型也不 能用于導(dǎo)入常用的有限元軟件（如SAP2000, MIDAS）進(jìn)行施工階 段的模擬分析，而施工階段的模擬分析是空間結(jié)構(gòu)深化和施工中必不 可少的一部分AUTOCAD具備與其他相關(guān)軟件的接口，在CAD中建立的模型， 方便導(dǎo)入其他軟件進(jìn)行下一步工作的驗(yàn)算。但利用CAD進(jìn)行深化設(shè) 計(jì)中存在建模效率較低，桿件編號(hào)需人工完成等問(wèn)題，大量人工操作 易出現(xiàn)難以發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，會(huì)增加校對(duì)的工作量。另

3、外，有些大型工程的深化設(shè)計(jì)開(kāi)始尋求程序化的方法，通過(guò)與 專業(yè)軟件公司合作，針對(duì)項(xiàng)目的特點(diǎn)，制定專屬項(xiàng)目的軟件工具，能 大大提高深化設(shè)計(jì)的效率與質(zhì)量。但這種專業(yè)軟件的開(kāi)發(fā)，成本頗高， 開(kāi)發(fā)出的工具，針對(duì)性過(guò)強(qiáng)，不便于推廣應(yīng)用。1.3研究的必要性本工程工期要求很緊張，工程處于邊出圖邊加工邊安裝的狀態(tài)。由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件的限制，安裝構(gòu)件的順序經(jīng)常發(fā)生變化，這就要求， 可以根據(jù)需要隨時(shí)完成指定部分的圖紙深化。XSTEEL的優(yōu)勢(shì)在于，模型完成后可以完成后期整體編號(hào)，在整 體模型或局部模型沒(méi)有完成的情況下抽取其中一部分，對(duì)后期模型的 編號(hào)處理困難o AUTOCAD可以隨意取出任何一部分模型，完成所需 的深化

4、任務(wù)，但面對(duì)近2萬(wàn)根桿件的深化工作量，人工完成所需的時(shí) 間將相當(dāng)驚人。由于本工程大跨度，大懸挑的結(jié)構(gòu)型式，施工階段的模擬分析必 須進(jìn)行，擬采用SAP2000進(jìn)行此模擬分析；另外加工廠所用的數(shù)控 管相貫線切割機(jī)，其輔助編程系統(tǒng)是基于AUTOCAD軟件的；再加 上模型分區(qū)隨時(shí)可能發(fā)生變化這些因素，使用AUTOCAD進(jìn)行深化 更符合要求。要按期完成深化設(shè)計(jì)，必須提高和改善CAD現(xiàn)有的出圖功能， 尋求專業(yè)軟件公司的合作，成本過(guò)高，且時(shí)間受限，故考慮自主開(kāi)發(fā)， 本研究項(xiàng)目勢(shì)在必行。2主要研究目的、內(nèi)容和技術(shù)路線2.1項(xiàng)目研究目的本項(xiàng)目研究的目的是通過(guò)CAD的二次開(kāi)發(fā)，提高和改善CAD現(xiàn) 有的出圖功能，加

5、快深化設(shè)計(jì)進(jìn)度，減少重復(fù)操作的工程量，減小人 工繪圖易產(chǎn)生的難以發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，確保本工程屋蓋鋼桁架的深化設(shè)計(jì) 進(jìn)度。2.2項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容此項(xiàng)目研究主要有兩大內(nèi)容：1、實(shí)體建模功能的增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)建模的程序化，批量化。2、出圖功能的增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)出圖的程序化，2.3項(xiàng)目研究的技術(shù)路線本項(xiàng)目研究的技術(shù)路線是:一方面利用Autodesk提供的二次開(kāi)發(fā) 接口 ObjectARX和VC+作為工具，在普通PC機(jī)硬件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)此 工具。另一方面利用AutoCAD內(nèi)部嵌套的AutoLISP語(yǔ)言進(jìn)行編程， 開(kāi)發(fā)出本項(xiàng)目所需的制圖程序。3關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)3.1關(guān)鍵技術(shù)3.1.1實(shí)體建模技術(shù)空間結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)圖紙前期的重點(diǎn)工作就

6、是建立實(shí)體模型此匕項(xiàng) 技術(shù)重在解決工程前期準(zhǔn)備工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，后續(xù)工作不便開(kāi)展等問(wèn) 題。同時(shí)，也為節(jié)點(diǎn)的有限元分析提供實(shí)體計(jì)算模型。1、自動(dòng)批量拉伸實(shí)體模型；2、自動(dòng)拉伸錐管；3、批量處理相貫節(jié)點(diǎn)。3.1.2自動(dòng)統(tǒng)計(jì)功能材料采購(gòu)是深化設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，由于材料采購(gòu)的周期較長(zhǎng)，材 料的備料需先于圖紙，這就對(duì)材料的統(tǒng)計(jì)工作提出了要求，此項(xiàng)技術(shù) 重在解決前期材料備料單的制作及后期各分段分區(qū)實(shí)際重量的統(tǒng)計(jì) 工作，為施工機(jī)械的選擇提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。1、備料單：選擇構(gòu)件自動(dòng)生成備料單；2、統(tǒng)計(jì)重量：選擇構(gòu)件自動(dòng)統(tǒng)計(jì)構(gòu)件重量；3、統(tǒng)計(jì)線條長(zhǎng)度：選擇各種類型線條，自動(dòng)分類計(jì)算總長(zhǎng)。3.1.3繪圖深化圖紙的繪制，是整個(gè)

7、深化設(shè)計(jì)中，占用人力和時(shí)間最多的環(huán) 節(jié)，圖紙的質(zhì)量也會(huì)影響到工程各個(gè)環(huán)節(jié)、各個(gè)部門的工作質(zhì)量和工 作效率。此項(xiàng)技術(shù)重在減少人工操作的環(huán)節(jié)，對(duì)可以批量或流水生成 的數(shù)據(jù)文件或圖形，采用程序化的工具來(lái)實(shí)現(xiàn)，減少繪圖人員的投入， 確保出圖時(shí)間和出圖質(zhì)量。1、自動(dòng)編號(hào)：設(shè)置編號(hào)前綴和步長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)編號(hào)自動(dòng)遞增；2、自動(dòng)生成坐標(biāo)表：選擇模型自動(dòng)生成節(jié)點(diǎn)編號(hào)和坐標(biāo)表，編 號(hào)按x坐標(biāo)值遞增；3、自動(dòng)生成材料表：選擇帶截面圖層線條自動(dòng)生成材料表；4、自動(dòng)標(biāo)注板件：選擇板件輪廓線自動(dòng)生成標(biāo)注。3.2創(chuàng)新點(diǎn)將計(jì)算機(jī)技術(shù)與工程技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)程序軟件體現(xiàn)具體工作流 程，并批量實(shí)現(xiàn)，提供了跨專業(yè)、跨行業(yè)相互促進(jìn)的新思路。

8、1、自動(dòng)拉伸錐管和批量處理相貫節(jié)點(diǎn)程序，使得錐管的拉伸和 相貫節(jié)點(diǎn)的處理變得簡(jiǎn)單快速，節(jié)省大量手工操作工作，大大提高了 建模的速度和準(zhǔn)確性；2、自動(dòng)生成備料單程序，實(shí)現(xiàn)分別統(tǒng)計(jì)各種不同規(guī)格型鋼的重 量和表面積，將備料過(guò)程化繁為簡(jiǎn);3、自動(dòng)生成坐標(biāo)表和自動(dòng)生成材料表程序，大大提高了制作坐標(biāo)表和材料表的效率；4、自動(dòng)標(biāo)注板件程序，簡(jiǎn)化了板件的放樣過(guò)程，大大提高了繪 圖效率。4、項(xiàng)目研究成果深圳北站結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，桿件多，建模和出圖的工作量都很大，要 提高出圖效率和質(zhì)量，就必須實(shí)現(xiàn)建模和出圖的自動(dòng)化或半自動(dòng)化。課題組對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究：（1）利用單線條模型自動(dòng) 生成材料統(tǒng)計(jì)表（含line、pli

9、ne、arc、spline等屬性線條均可，加入 重復(fù)線條的判斷（2）單線條模型批量生成指定截面的實(shí)體模型；（3） 實(shí)體模型的批量編輯；（4）指定區(qū)域的實(shí)體重量及表面積統(tǒng)計(jì)表；5） 指定區(qū)域生成坐標(biāo)表；（6）自動(dòng)標(biāo)注；（7）桿件自動(dòng)編號(hào)并生成桿件 材料表；（8）自動(dòng)繪制板件大樣圖；（9）為方便操作，定制菜單；（10） 對(duì)于輸入選項(xiàng)較多的命令，定制對(duì)話框。4.1利用單線條模型自動(dòng)生成材料統(tǒng)計(jì)表單線條自動(dòng)生成材料表的前提是:每根單線條均處于對(duì)應(yīng)截面的 圖層中，圖層名含截面規(guī)格尺寸，比如代表直徑711mm壁厚20mm 圓鋼管的單線條，其所屬圖層的圖層名中必須含“711”和“20”兩 個(gè)數(shù)字字符，字符間

10、需有可識(shí)別的符號(hào)分隔開(kāi)來(lái)。其他字符的設(shè)定， 依程序中的具體規(guī)定執(zhí)行。本項(xiàng)目的實(shí)施中，均以D711X20，的格 式定義圖層名。4.1.1重復(fù)線條的判定通過(guò)對(duì)線條起始點(diǎn)空間坐標(biāo)的判定，按長(zhǎng)度排序，以最長(zhǎng)線條為 基準(zhǔn)，其余線條依次與其比對(duì)，若參與比對(duì)的線條兩點(diǎn)坐標(biāo)位于基準(zhǔn) 線長(zhǎng)度范圍內(nèi)，視為線條重復(fù)，刪除參與比對(duì)和線條，依次類推，至 所有線條比對(duì)完成。4.1.2線條屬性的讀取4.1.3線條長(zhǎng)度的分層累加4.1.4自動(dòng)繪制材料表并填寫各層名及累加長(zhǎng)度到指定位置。4.2單線條模型批量生成指定截面的實(shí)體模型4.2.1圓錐管的實(shí)體生成4.2.2圓鋼管的實(shí)體生成4.2.3各種截面形式的實(shí)體生成4.3實(shí)體模型的

11、批量編輯4.3.1批量處理相貫節(jié)點(diǎn)的編輯4.4指定區(qū)域的實(shí)體重量及表面積統(tǒng)計(jì)表4.4.1桿件重量統(tǒng)計(jì)表4.4.2桿件表面積統(tǒng)計(jì)表4.5指定區(qū)域生成坐標(biāo)表4.6自動(dòng)標(biāo)注4.6.1自動(dòng)標(biāo)注板件如下對(duì)話框輸入相關(guān)參數(shù)可自動(dòng)生成彎管標(biāo)注，如下彎管放樣 圖;彎管放樣對(duì)話框彎管放樣圖4.7桿件自動(dòng)編號(hào)并生成桿件材料表4.7.1桿件按指定前綴自動(dòng)生成流水編號(hào)4.7.2生成對(duì)應(yīng)編號(hào)的桿件材料表4.8自動(dòng)繪制板件大樣圖 4.9為方便操作，定制菜單截面庫(kù)拉伸自動(dòng)拉伸生成備料單生成材料表計(jì)聳材料表自動(dòng)生成坐標(biāo)表手動(dòng)生成坐標(biāo)表編號(hào)彎管放樣板件放樣統(tǒng)計(jì)線條總長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)體積和重量圓管窖管相夷自動(dòng)處理球節(jié)點(diǎn)4.10對(duì)于輸入選項(xiàng)較多的命令，定制對(duì)話框|都X明S I取SS |都X明S I取SS |5、研究成果推廣應(yīng)用本課題通過(guò)對(duì)CAD制圖軟件功能的強(qiáng)化和補(bǔ)充，在CAD繪圖 界面的基礎(chǔ)上，定制“深圳北站深化設(shè)計(jì)”專用菜單，只需簡(jiǎn)單的介 紹和演示，各繪圖人員就能完全掌握使用方法。建模模塊可通用于各 種結(jié)構(gòu)的實(shí)體建模，對(duì)今后各種工程均提供了方