一种基于Tekla软件的弯扭构件设计方法与流程

一种基于tekla软件的弯扭构件设计方法
技术领域
1.本发明实施例涉及但不限于建筑施工技术领域，特别是涉及一种基于tekla软件的弯扭构件设计方法。


背景技术：

2.随着建筑业的快速发展，钢结构在建筑市场占有的比例越来越大，国内涌现了大批空间弯扭造型的钢结构工程，建筑造型越来越新颖，结构随之越来越复杂，传统的钢筋混凝土结构是无法满足结构受力以及建筑造型的要求。相对于钢筋混凝土结构，钢结构具有自重轻强度高、延展性好、施工周期短、抗震性能好、可工业化生产等特点，能够满足各种复杂建筑造型的要求。特别是大曲率的弯扭构件，此类构件的深化设计和加工制作及现场安装都非常复杂，一是由于大曲率弯扭构件空间形状的各异性，不能批量深化和加工；二是由于弯扭构件热弯，构件定型定位控制困难。目前国内常用的深化设计软件为芬兰tekla公司出品的tekla structures，这是一款基于模型的信息软件，适用于外形截面较规则的工程项目，如厂房、高层等，由于软件不能直接解决大曲率的弯扭构件的深化难题，大曲率弯扭构件建模只能通过cad软件放样、扫掠等功能进行实体建模，该方法工作量大、费时费力、效率低下，并且无法生成工厂加工数据和现场安装数据，因此，相关技术中，弯扭构件的建模和生成加工数据效率低，无法满足工程需要。


技术实现要素：

3.以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
4.本发明实施例提供了一种基于tekla软件的弯扭构件设计方法，可以根据单线条曲线建立实体模型，创建出加工及安装参数，提高了弯扭构件深化和加工信息获取的效率。
5.本发明实施例提供了一种基于tekla软件的弯扭构件设计方法，包括：获取弯扭构件的线条曲线和线条参数；根据所述线条参数对所述线条曲线进行逐段模拟，得到多个弧形圆管；根据所述线条参数对所述弧形圆管进行几何计算，得到所述弧形圆管对应的几何参数；在所述弧形圆管对应位置处创建多个辅助出图点，根据所述辅助出图点模拟出所述弧形圆管的拼装姿态；创建坐标系，根据所述弧形圆管的拼装姿态获得所述辅助出图点的坐标信息，所述坐标信息包括局部坐标和世界坐标；根据所述几何参数和坐标信息，生成所述弯扭构件的加工和安装数据。
6.根据本技术的上述实施例，至少具有如下有益效果：将获得的单线条曲线分割成多段线段，逐段模拟单线条曲线的线段，得到若干段弧形圆管，根据线条参数对线条曲线进行几何运算，计算得到弧形圆管的几何参数，然后在弧形圆管对应的位置处创建辅助出图点，根据辅助出图点的位置模拟出弧形圆管的拼装姿态，然后创建坐标系，根据弧形圆管的拼装姿态计算出辅助出图点的坐标信息，坐标信息包括局部坐标和世界坐标，根据几何参数和坐标信息生成弯扭构件的加工和安装数据，解决了在tekla软件中无法针对弯扭构件
实现自动建模和出图的问题，实现了快速通过弯扭构件的线条曲线生成实体模型，同时创建出加工参数及拼装坐标，提高了弯扭构件的深化和加工信息获取的效率。
7.根据本发明的一些实施例，所述弯扭构件为弯扭的圆管。
8.根据本发明的一些实施例，所述线条曲线为计算机辅助设计软件制作的3d线条图。
9.根据本发明的一些实施例，所述线条参数包括有圆管半径。
10.根据本发明的一些实施例，所述根据所述线条参数对所述线条曲线进行逐段模拟，得到多个弧形圆管，包括：将所述线条曲线切割为若干段，根据三点创建圆弧梁，使用所述线条参数模拟出多个弧形圆管。
11.根据本发明的一些实施例，所述根据所述线条参数对所述线条曲线进行逐段模拟，得到多个弧形圆管，还包括：根据现场安装要求或者运输要求，通过焊接命令将若干所述弧形圆管焊接。
12.根据本发明的一些实施例，所述几何参数包括：所述弧形圆管的弧长，半径，弦长，弦高和角度。
13.根据本发明的一些实施例，所述在所述弧形圆管对应位置处创建多个辅助出图点，包括：
14.在所述弧形圆管的左端点，中点，右端点，外层最低点和外层最外侧点处分别创建辅助出图点，所述辅助出图点用于确定所述弧形圆管的空间位置信息。
15.根据本发明的一些实施例，所述在所述弧形圆管对应位置处创建多个辅助出图点，还包括：在所述弧形圆管端口处外侧的上下左右创建辅助出图点。
16.根据本发明的一些实施例，所述根据所述几何参数和坐标信息，生成所述弯扭构件的加工和安装数据，包括：根据所述弧形圆管的拼装姿态，依次导出所述弧形圆管对应的所述几何数据和所述辅助出图点的所述坐标信息，将所述几何数据和所述坐标信息对应的形成表格。
17.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
18.附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
19.图1是本发明一个实施例提供的基于tekla软件的弯扭构件设计方法的主流程图；
20.图2是本发明一个实施例提供的弧形圆管的几何参数的示意图；
21.图3a是本发明一个实施例提供弧形圆管左端点、中点、右端点辅助出图点的示意图；
22.图3b是本发明一个实施例提供弧形圆管外层最低点和外层最外侧辅助出图点的示意图；
23.图3c是本发明一个实施例提供弧形圆管端口处辅助出图点的示意图；
24.图4是本发明一个实施例提供的弯扭构件的安装示意图；
25.图5是本发明一个实施例提供的弯扭构件的加工数据示意图。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.应了解，在本发明实施例的描述中，多个(或多项)的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
28.随着建筑业的快速发展，钢结构在建筑市场占有的比例越来越大，国内涌现了大批空间弯扭造型的钢结构工程，建筑造型越来越新颖，结构随之越来越复杂，传统的钢筋混凝土结构是无法满足结构受力以及建筑造型的要求。
29.相对于钢筋混凝土结构，钢结构具有自重轻强度高、延展性好、施工周期短、抗震性能好、可工业化生产等特点，能够满足各种复杂建筑造型的要求。特别是大曲率的弯扭构件，此类构件的深化设计和加工制作及现场安装都非常复杂，一是由于大曲率弯扭构件空间形状的各异性，不能批量深化和加工；二是由于弯扭构件热弯，构件定型定位控制困难。
30.目前国内常用的深化设计软件为芬兰tekla公司出品的tekla structures，这是一款基于模型的信息软件，适用于外形截面较规则的工程项目，如厂房、高层等，由于软件不能直接解决大曲率的弯扭构件的深化难题，大曲率弯扭构件建模只能通过cad软件放样、扫掠等功能进行实体建模，该方法工作量大、费时费力、效率低下，并且无法生成工厂加工数据和现场安装数据。
31.针对现有的问题，本发明实施例提供了一种基于tekla软件的弯扭构件设计方法，首先，将获得的单线条曲线分割成多段线段，逐段模拟单线条曲线的线段，得到若干段弧形圆管，根据线条参数对线条曲线进行几何运算，计算得到弧形圆管的几何参数，然后在弧形圆管对应的位置处创建辅助出图点，根据辅助出图点的位置模拟出弧形圆管的拼装姿态，然后创建坐标系，根据弧形圆管的拼装姿态计算出辅助出图点的坐标信息，坐标信息包括局部坐标和世界坐标，根据几何参数和坐标信息生成弯扭构件的加工和安装数据，解决了在tekla软件中无法针对弯扭构件实现自动建模和出图的问题，实现了快速通过弯扭构件的线条曲线生成实体模型，同时创建出加工参数及拼装坐标，提高了弯扭构件的深化和加工信息获取的效率。
32.如图1所示，图1是本发明一个实施例提供的一种基于tekla软件的弯扭构件设计方法的流程图。弯扭构件设计方法包括但不限于如下步骤：
33.步骤s100:获取弯扭构件的线条曲线和线条参数；
34.步骤s200:根据线条参数对线条曲线进行逐段模拟，得到多个弧形圆管；
35.步骤s300：根据线条参数对弧形圆管进行几何计算，得到弧形圆管对应的几何参数；
36.步骤s400：在弧形圆管对应位置处创建多个辅助出图点，根据辅助出图点模拟出弧形圆管的拼装姿态；
37.步骤s500：创建坐标系，根据弧形圆管的拼装姿态获得辅助出图点的坐标信息，坐标信息包括局部坐标和世界坐标；
38.步骤s600：根据几何参数和坐标信息，生成弯扭构件的加工和安装数据。
39.可以理解的是，将获得的单线条曲线分割成多段线段，逐段模拟单线条曲线的线段，得到若干段弧形圆管，根据线条参数对线条曲线进行几何运算，计算得到弧形圆管的几何参数，然后在弧形圆管对应的位置处创建辅助出图点，根据辅助出图点的位置模拟出弧形圆管的拼装姿态，然后创建坐标系，根据弧形圆管的拼装姿态计算出辅助出图点的坐标信息，坐标信息包括局部坐标和世界坐标，根据几何参数和坐标信息生成弯扭构件的加工和安装数据，解决了在tekla软件中无法针对弯扭构件实现自动建模和出图的问题，实现了快速通过弯扭构件的线条曲线生成实体模型，同时创建出加工参数及拼装坐标，提高了弯扭构件的深化和加工信息获取的效率。
40.可以理解的是，如图3a-3b所示，弯扭构件为弯扭的圆管，具体的，弯扭构件为圆形金属管的多种弯扭状态，当然，实心圆柱形金属或者其他材质的圆管同样适用，考虑到材料成本，以及运输和安装的实际需求，本实施例中优先使用金属圆管。
41.可以理解的是，获取弯扭构件的线条曲线和线条参数，包括：线条曲线为计算机辅助设计软件制作的3d线条图，将3d线条图导入tekla软件，具体的，设计院通过autocad软件设计弯扭构件的3d设计图，一般为dwg或者dxf文件格式，将autocad软件的3d设计图导入tekla软件。
42.可以理解的是，线条参数包括有圆管半径，根据圆管半径，模拟线条曲线，将线条曲线模拟成弧形圆管。具体的，弯扭构件的设计图是通过autocad软件设计的3d线条图，通过圆管半径信息，将线条图模拟成圆管模型图。
43.可以理解的是，对于将线条曲线转化为弧形圆管，首先沿线条曲线的延伸方向，将线条曲线切割为若干段，其次依据三点创建圆弧梁，模拟出若干段弧形圆管，由于tekla软件难以将线条曲线转化为实体模型，因此，采用分段模拟的方式将线条曲线转化为实体模型，具体的，沿线条曲线的延伸方向将线条曲线切割为若干段，当然，切割的段数越多，模拟的效果越好，但是由于切割精细度越高，计算机运算工作量越大，对处理数据的计算机要求较高，因此切割段数可以根据实际情况设置，在本实施例中，依据加工要求设置切割段数。依据三点创建圆弧梁，即三点可以确定圆弧，因此在垂直于线条曲线的截面上，围绕线条曲线的切割点创建圆，沿弯扭构件的线条曲线延伸方向上，逐段创建圆，将每段的圆根据线段长度延伸，形成小段圆柱零件，即弧形圆管。
44.可以理解的是，由于弧形圆管是通过线条曲线分段模拟出来的，因此弧形圆管有非常多段，若分段模拟的段数较多，即弧形圆管较多，则运输和现场的安装都会存在很多问题，因此，根据现场安装要求或者运输要求，通过焊接命令将弧形圆管焊接。
45.可以理解的是，如图2所示，几何参数包括弧形圆管的弧长，半径，弦长，弦高和角度。具体的，在tekla的二次开发平台中，根据几何关系，通过弧形圆管的半径，以及模拟出来的弧形圆管的曲线信息，计算出弧形圆管的几何参数，即弧长，半径，弦长，弦高和角度，由于在tekla软件中，无法批量获得弧形圆管的参数，需要通过手动测量才可以获得弧形圆管对应的参数，因此，采用二次开发平台，根据几何运算，计算出弧形圆管对应的相关参数。
46.可以理解的是，如图3a和图3b所示，创建辅助出图点用于辅助确定弧形圆管的空
间位置，辅助出图点包括：在弧形圆管的左端点，中点，右端点，外层最低点和外层最外侧点创建辅助出图点，辅助出图点用于获取弧形圆管的空间位置信息。具体的，辅助出图点为在模型中创建的一种很小的实体，可忽略其体积，仅用于获取其空间位置信息，通过在弧形圆管的左端点，中点，右端点，外层最低点和外层最外侧点创建辅助出图点，可以确定相邻弧形圆管之间的连接关系和连接位置，模拟出弯扭构件的轮廓，在工厂加工和现场安装的时候，通过辅助出图点的坐标信息，可以准确的定位弯扭构件个组件的位置和安装顺序。
47.可以理解的是，如图3c所示，创建辅助出图点还包括在弧形圆管端口处外侧的上下左右创建辅助出图点。具体的，根据现场施工安装的需求，在弧形圆管端口500mm附近位置处上下左右的外皮点创建实体点作为辅助出图点。当然，，在弧形圆管端口附近创建辅助出图点，具体的数值，可以根据现场安装的要求来设定。
48.可以理解的是，如图4-5所示，创建辅助出图点之后，在tekla模型空间中模拟出弯扭构件拼装姿态，并创建新的坐标系，根据弧形圆管的拼装姿态获得辅助出图点的坐标信息，坐标信息包括局部坐标和世界坐标。在tekla图纸空间中，创建构件图，并调整图形的摆放姿态。将弧形圆管对应的几何参数和辅助出图点的局部坐标和世界坐标写入用户区域属性中，读取用户区域属性中弧形圆管的局部坐标和世界坐标信息，按照弧形圆管在拼装姿态中的位置和辅助出图点坐标，依次导出对应的坐标数值并形成如图5所示的表格，具体的，局部坐标数据用于工厂加工使用，世界坐标数据用于现场那幢使用。
49.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的共享条件下还可作出种种等同的变形或替换，这些等同的变形或替换均包括在本发明权利要求所限定的范围内。