[发明专利]一种轴对称双曲线壳空间网格结构的找形方法

说明书

本发明公开了一种轴对称双曲线壳空间网格结构的找形方法，其特点是该找形方法包括：空间参数的确定、顶圆和底圆的圆弧段划分、空间直线的连接以及空间网格结构的找形等步骤。本发明与现有技术相比具有方法简便，精度高，其找形过程中的空间斜直线为结构杆件，所形成的网格能使结构受力最简洁，简化了计算过程，使建筑师或艺术家抛开繁杂的数学公式直接进行找形，尤其适用于复杂空间结构的找形，降低了工程设计量，工作效率大大提高。

技术领域

本发明涉及构建筑物空间结构技术领域，尤其是一种用于建筑、城市雕塑造型的轴对称双曲线壳空间网格结构的找形方法。

背景技术

随着社会的不断进步，城市的跨越式发展，人们对建筑、城市雕塑的造型的要求越来越高，一些具有韵律感、富于变化的轴对称壳造型得到了越来越多的应用，轴对称双曲线壳就是其中的一种。轴对称双曲线壳目前广泛地应用于大型火电站、核电站中的钢筋混凝土冷却塔。

目前，常规的找形是按下述方法构成的：

参阅附图1a，将一段双曲线绕其对称轴旋转360°，完成双曲线的旋转。

参阅附图1b，双曲线旋转360°后找形完成，得到的轴对称双曲线壳。

参阅附图1c，应用计算机编程对轴对称双曲线壳进行自适应的网格划分。

现有技术的找形方法虽然简单，但当应用于空间网格结构时，很难进行网格划分，通过计算机自适应网格划分生成的网格并非为最优网格，因此，有必要重新寻找一种轴对称双曲线壳的找形方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种轴对称双曲线壳空间网格结构的找形方法，采用空间几何论证的轴对称双曲线旋转壳找形方法，简化了计算过程，使建筑师或艺术家抛开繁杂的数学公式直接进行找形，而且其找形过程所形成的网格，能使结构受力最简洁，降低了工程设计量，工作效率大大提高，尤其适用于复杂空间结构的找形，方法简便，精度高。

本发明的目的是这样实现的：一种轴对称双曲线壳空间网格结构的找形方法，其特点是按下述步骤完成空间网格结构的找形：

(一)、空间参数的确定

分别确定壳体的顶圆半径r、底圆半径R和高度H。

(二)、圆弧段的划分

将顶圆和底圆的圆周等分成m段一一对应的圆弧，m10。

(三)、右向斜直线的连接

在底圆上任选一圆弧端为A点，则顶圆上与A点对应的圆弧端为A'点，以A'点逆时针方向间隔n段的圆弧端为B点，连接A、B两点为该圆弧端的右向斜直线，并按此规律依次连接其余各圆弧端的右向斜直线，完成m根底圆与顶圆的右向空间斜直线组，其A、B两点的空间夹角为：其中6nm。

(四)、左向斜直线的连接

以顶圆A'点顺时针方向间隔n段的圆弧端为C点，连接A、C两点为该圆弧端的左向斜直线，并按此规律依次连接其余各圆弧端的左向斜直线，完成m根底圆与顶圆的左向空间斜直线组，其A、C两点的空间夹角为：

(五)、空间网格结构的找形

上述左、右向两空间斜直线组在空间两两相交，构成顶圆与底圆为轴对称双曲线壳空间网格结构的找形结果。

所述空间网格结构的找形采用Excel编程，其找形过程中的空间斜直线为结构杆件。

所述空间夹角α优选为70°～150°。