【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三心圆柱面结构的料棚设计，具体涉及一种三心圆柱面基线的生成方法及大跨度料棚的设计方法。
技术介绍
1、料棚是工业领域常见的建筑形式，其突出特点是建筑功能简单且结构跨度较大，通常跨度在80m～200m之间，近几年也有一些跨度超过200m的料棚建造成功案例。常见的料棚有火力发电厂的干煤棚、大型钢厂的储料棚、各类矿业的料场等。根据跨度的不同，料棚可以采用三心圆柱面网架或桁架的结构形式。三心圆柱面是生成结构模型的基础，建立合理的三心圆柱面不仅可以让结构受力更加合理，还可以在满足堆取料工艺的前提下尽量节约料棚的结构成本。
2、现有技术中对于三心圆柱面结构料棚的设计方式如下：在设计前期，料场的工艺设计提供堆取料工艺包络线(简称工艺包络线)，料棚结构设计师根据工艺包络线和已有的工程经验，首先使用cad等辅助软件对三心圆柱面进行人工放样，通常反复数次修改才能得到令设计人员较为满意的三心圆柱面，然后进行网格划分，建立结构线条，最后利用通用设计软件进行施加荷载与优选截面。上述现有设计方法，通常不能一次设计出各项指标均满足要求的结构模型，需反复对三心圆柱面进行几何尺寸上的调整，然后再进行结构设计和验算，迭代过程工作量较大，效率较低。并且，通过人工放样得到的三心圆柱面可能并非最优解，即不一定是兼顾结构受力和节约成本的最佳方案。
技术实现思路
1、本专利技术首先公开一种三心圆柱面基线的生成方法，通过该方法建模后只需输入指定工艺控制参数，即可快速生成三心圆柱面基线，并且所生成的基线为
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、一种三心圆柱面基线的生成方法，所述三心圆柱面基线分为第一基线、第二基线和第三基线，第一基线位于中间，第二基线和第三基线分别与第一基线的两个端点相连，具体生成方法包括如下步骤：
4、步骤1)以o点为原点，在平面内建立直角坐标系；
5、步骤2)获取工艺包络线，获取工艺包络线的中间顶点e的高度，在y轴上确定出e点位置；
6、步骤3)设第一基线的中线与y轴重合，并设第一基线的两个端点分别为c点和d点，设第一基线的中点为f点，获取第一基线的中点f到e点的最小距离h，在y轴上确定出f点位置；
7、步骤4)获取工艺包络线下方距离工艺包络线两端最近的两个堆取料机远端控制点p1和p2的坐标，点p1坐标为(x0，y0)，获取第一基线端点c与点p1或者另一端点d与点p2间的最小距离r0，在y轴上确定出点p’，令点p’与点f间的距离为r0；
8、步骤5)设第一基线的圆心为g点，设线段p’g长度为r，设线段p’o的长度为h0，设线段of长度为h，过p1点做y轴的垂线，设垂足到g点的距离为x，列出以下方程组，求解出r值，根据r值确定g点位置；
9、h0-y0+x＝r (1)
10、x02+x2＝r2 (2)
11、h0+r0＝h (3)
12、步骤6)以g点为矢量起点，以p1点为终点定义为矢量v1，以g点为矢量起点，以p2点为终点定义为矢量v2；以p1点为起点，沿矢量v1方向画长度为r0的线段，该线段的终点即为c点；以p2点为起点，沿矢量v2方向画长度为r0的线段，该线段的终点即为d点；
13、步骤7)以c点和d点为圆弧的两个端点，以g点为圆心，以r+r0为半径画出第一基线；
14、步骤8)设第二基线的两个端点为a点和c点，第三基线的两个端点为d点和b点，获取a点和b点的距离为l，o点为ab线段的中点，在x轴上确定出a点和b点的位置；
15、步骤9)以c点为起点，以a点为终点，起点c的切向量同第一基线在c点的切向量，画出第二基线；同理，以d点为起点，以b点为终点，起点d的切向量同第一基线在d点的切向量，画出第三基线。
16、按照上述给出的方法进行三心圆柱面基线建模，可以得到第一基线为满足工艺要求的最短弧线，第二基线及第三基线均与第一基线完美相切，形成的基线为平滑曲线，按此基线进行料棚结构设计，不会出现对料棚结构受力不合理的曲率突变现象。
17、基于上述给出的三心圆柱面基线的生成方法，本专利技术还公开一种大跨度料棚的设计方法，具体包括如下步骤：
18、步骤1)对三心圆柱面基线进行分段，分段数设为n，分段后基线上形成n+1个节点，沿顺时针方向对各个节点依次编号为1,2,3,4……n+1；
19、步骤2)将步骤1)中每两个相邻的节点连接成线段，共获得n个线段，沿顺时针方向对各线段依次编号，各个线段连接起来形成料棚结构的内弦轮廓线；
20、步骤3)将步骤2)中的内弦轮廓线向外偏移，偏移量为h1，偏移后形成料棚结构的外弦轮廓线，将外弦轮廓线上各个节点与内弦轮廓线上对应节点相连形成料棚的腹杆，由此可形成料棚结构沿跨度方向的标准剖面，定义与该标准剖面垂直的平面为料棚的纵向平面，设料棚沿纵向平面方向的长度为w，设料棚跨度为l；
21、步骤4)将步骤3)中得到的标准剖面沿纵向平面进行阵列，令阵列后的纵向总长度为w，获得料棚结构线条模型；
22、步骤5)将步骤4)中得到的料棚结构线条模型导入结构设计软件中，进行荷载施加及截面的优化。
23、进一步，所述步骤4)中，当料棚采用网架结构时，设纵向网格宽度为w0，设纵向网格数量为n0，w＝w0×n0，将步骤3)中得到的标准剖面沿纵向平面按w＝w0×n0的关系进行阵列。
24、进一步，所述步骤4)中，当料棚采用桁架结构时，设纵向桁架宽度为wz，设纵向桁架间距为w1，设纵向桁架数量为n1，具体执行步骤如下：
25、step1：将步骤3)中得到的标准剖面沿纵向平面按间距wz阵列一次，连接阵列前后剖面之间的对应节点，形成单个主桁架；
26、step2：将单个主桁架沿纵向平面按间距w1进行阵列，阵列数量为n1-1，并对所有主桁架进行编号；
27、step3：设计人员确定料棚的纵向联系桁架的数量及所处位置对应主桁架的节点编号，并确定系杆的数量及所处位置对应主桁架的节点编号，然后分别进行对应节点的连线；
28、step4：设计人员确定交叉支撑构件两侧的主桁架编号，并提取交叉支撑构件所处位置对应节点编号，然后进行对应节点的连线。
29、本专利技术所公开的三心圆柱面料棚结构的设计方法，只需输入指定几个工艺控制参数，即可快速生成所需结构的三心圆柱面基线，无需人工反复放样调整，显著提高了建模效率；在进行三心圆柱面基线建模时，通过工艺控制参数和几何关系求解得到的结构基线为最短弧线，以此为基准建立的结构最节省材料成本；通过工艺控制参数和几本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三心圆柱面基线的生成方法，所述三心圆柱面基线分为第一基线、第二基线和第三基线，第一基线位于中间，第二基线和第三基线分别与第一基线的两个端点相连，其特征在于，生成方法包括如下步骤：
2.一种大跨度料棚的设计方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的生成方法形成三心圆柱面基线，然后执行如下设计步骤：
3.根据权利要求2所述的一种大跨度料棚的设计方法，其特征在于：所述步骤4)中，当料棚采用网架结构时，设纵向网格宽度为W0，设纵向网格数量为n0，W＝W0×n0，将步骤3)中得到的标准剖面沿纵向平面按W＝W0×n0的关系进行阵列。
4.根据权利要求2所述的一种大跨度料棚的设计方法，其特征在于：所述步骤4)中，当料棚采用桁架结构时，设纵向桁架宽度为WZ，设纵向桁架间距为W1，设纵向桁架数量为n1，具体执行步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种三心圆柱面基线的生成方法，所述三心圆柱面基线分为第一基线、第二基线和第三基线，第一基线位于中间，第二基线和第三基线分别与第一基线的两个端点相连，其特征在于，生成方法包括如下步骤：
2.一种大跨度料棚的设计方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的生成方法形成三心圆柱面基线，然后执行如下设计步骤：
3.根据权利要求2所述的一种大跨度料棚的设计方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭宇飞，高巍，赵文占，
申请(专利权)人：长江精工北京建筑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。