钢桁架参数化设计探索与研究.pdf
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1、中文科技期刊数据库(引文版)工程技术 197 钢桁架参数化设计探索与研究 陆程远 卢鼎鑫 中国煤炭科工集团 北京华宇工程有限公司,河南 平顶山 467000 摘要:摘要:以提高钢桁架设计质量与水平为前提,针对选煤厂运输系统设计,探讨参数化设计的应用价值。通过分析认识到。在选煤厂运输系统的设计中,钢桁架因其跨度区间大(20m-60m)的优势能满足工艺布置及场地条件的要求,在选煤厂运输系统中起到了很重要的作用。因每个选煤厂工艺布置不同,输煤皮带的角度、跨度、皮带数量不同等诸多因素的影响,设计人员需花费大量时间进行钢桁架计算与施工图绘制工作。钢桁架参数化设计的主要目的就是解决钢桁架设计效率低的问题,
2、把设计一跨钢桁架需要 5-8 天设计周期降低至 0.5-1 小时,从而大大提高设计效率。关键词:关键词:钢桁架;结构设计;选煤厂输煤皮带通廊 中图分类号:中图分类号:U442 钢桁架是一种钢材制造桁架,在工业建筑、民用建筑中,多用于屋盖结构、吊车梁、桥梁等部分的承重构件。此次关于选煤厂运输系统的设计,应用钢桁架是经过多方考虑之后的决策。根据现有研究,钢桁架受力具有复杂性,所有杆件可以按照受力情况调整钢型与截面,具有灵活性。与此同时,要想进一步彰显出材料力学性能,钢桁架系杆的约束体系、结构参数也非常重要。由此可见,选煤厂运输系统中的钢桁架参数设计至关重要,通过参数设计,可以明确所有参数最佳区间,
3、从而保证钢桁架结构稳定性、安全性,也为选煤厂运输系统提供支持。鉴于此,本文以选煤厂运输系统的设计中钢桁架的参数设计为对象展开分析,阐述研究目标及其完善拓展、技术难点以及可行性分析,最后总结预期效果与经济效益,明确此次提出参数设计方法的可行性与应用价值。1 研究目标 基于 excel 软件平台,运用 Visual Basic 语言编程完成单、双和三带式输送机钢桁架节点荷载快速计算,并根据计算结果快速确定钢桁架上弦杆、下弦杆、斜腹杆及直腹杆等杆件的大小。从杆件库中选择相应杆件,之后将所有杆件参数输出汇总,导入 auto cad钢桁架相对应的图库中,并生成相应钢桁架设计图纸,流程图如下图1,钢桁架类
4、型和设计参数分别见表 1、2。图 1 钢桁架设计流程图 表 1 钢桁架类型表 分类标准 类型 备注 力学简图 简支钢桁架 连续钢桁架 静定钢桁架 超静定钢桁架 平面钢桁架 空间钢桁架 外形 三角形钢桁架 屋面坡度陡的屋架,可采用三角形钢桁架,跨度不超过1824m;屋面坡度平缓的屋架,可采用梯形钢桁架,跨度在18-36m;其他类型钢桁架,可采用构造比较简单的平行弦钢桁架。梯形钢桁架 平行弦钢桁架 多边形钢桁架 杆件内力、杆件截面、节点构造特征 普通钢桁架 重型钢桁架 轻型钢桁架 中文科技期刊数据库(引文版)工程技术 198 此部分工作需要建立大量单、双和三带式输送机栈桥钢桁架节点的 cad 图库
5、,以满足下面指标:a.单、双带式输送机栈桥钢桁架跨度 40m 以下(含40m)0-18钢桁架平面参数化绘图;b.单、双带式输送机栈桥钢桁架跨度 60 以下(含60m)0-18钢桁架平面参数化绘图;c.三带式输送机栈桥钢桁架跨度 30m 以下(含 30m)0-18钢桁架平面参数化绘图;上述过程完成之后,运用编程软件 Visual Basic或 C+进行二次开发,实现人机交互界面输入设计参数,并与钢桁架节点图库实现连接,并将参数结果导入auto lisp 中并启动 auto cad 调用桁架节点图库,并进行钢桁架设计绘图。2 完善拓展 第一阶段总结钢桁架设计流程与要点,需要对使用效果和不足进行调整
6、和完善,具体完善拓展流程如下:a.通过 Bentley 平台,运用 MVBA 语言编程,实现人机交互界面钢桁架参数的输入和输出。其中 Bentley系列软件具有诸多功能,例如三维参数化建模、曲面和实体造型、管线建模、设施规划、GIS 映射以及 3D HVAC 建模等。与此同时,软件中支持建筑全生命周期工具、协同管理并与专业软件集成,在钢桁架参数设计中,可以通过 RAM、STAAD 集成,对结构进行自动化分析。另外,Bentley 系列软件中的 3D 协调、4D 规划,也是此次钢桁架参数设计的重要功能手段,为项目团队的协同管理提供了便利。再如二次开发、数据交换、项目数据集成、变更管理以及版本控制
7、等功能,可以为 Bentley 平台二次开发提供支持。例如在 Bentley 建模平台中,可以采用半参数化建模的方法,通过软件自带功能模块,将选煤厂运输系统钢桁架的相关参数输入其中。软件预设函数可以自动生成模型,所以确定模型样式之后不能随便更改。这就需要在建模阶段,仔细核对需要输入的钢桁架参数信息,保证输入数据的准确性。待模型生成之后,结构设计人员还需要检查模型属性与样式等,将其放置于预设完成的图层中。若构建参数化模型还需应用辅助线,那么结构设计人员绘制辅助线的过程中,建议将其设计为构造线的形式,为后续修改模型提供便利。很多模型构建前必须要提前预设参数,例如管道数据库、梁柱断面库等,对此需要安
8、排专人负责配置。就结构设计人员建模过程中,不能随意更改,如必须更改,便需根据已确定好的工作流程提交申请。b.根据需要建立钢桁架需要的节点图库,通过调整桁架参数,自动完成钢桁架相关部分的改动,从而实现对图形的驱动,最终完成钢桁架设计绘图。c.通过将参数输出结果导入 auto lisp 中并启动auto cad 调用 cad 中的桁架节点图库,并进行钢桁架设计绘图,设计人员可以自行选择。其中 auto lisp语言,是嵌入于 auto cad 内部的一种智能化编程语言,也是开发应用 auto cad 的重要工具。auto lisp 嵌入到 auto cad 中,结构设计人员可以通过 auto ca
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