[摘要]文中采用相貫線平面展開式計算公式和多貫口連續(xù)繪制公式，利用計算機編程一次性完成了空間結(jié)構(gòu)多貫口相貫線的分析、計算和繪制工作。文中所述方法簡單、方便，切割出的相貫口滿足強度、焊接和安裝精度的要求。設(shè)計人員不必再為避開多桿相貫而加大節(jié)點設(shè)計截面，從而節(jié)省了材料，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和市場前景。
　　[關(guān)鍵詞]計算機連續(xù)繪制；相貫線；多貫口；空間結(jié)構(gòu)
　　1概述
　　空間鋼結(jié)構(gòu)一直是一種倍受矚目的結(jié)構(gòu)形式，主要包括空間網(wǎng)架、空間管桁架等，這類結(jié)構(gòu)主要出現(xiàn)在門廳、飛機場、體育館、會展中心等結(jié)構(gòu)中，隨著科技的發(fā)展和施工技術(shù)的不斷提高，此類結(jié)構(gòu)的運用越來越普遍。而管與管相貫則成為此類結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工中較為常見的問題，特別是對于一些一個鋼管有多個相貫口的節(jié)點，為了保證鋼管相貫處受力合理、傳力有效、焊縫均勻和焊接可靠,需要將帶有空間曲線即相貫線切口的桿件在焊縫處準(zhǔn)確切割成型。因此相貫線的計算對于鋼管相貫節(jié)點連接的設(shè)計、加工、施工等都是非常重要的。
　　工程應(yīng)用中，不論是在現(xiàn)場還是加工場，需要對大批量鋼管進(jìn)行貫口切割，為了提高效率。本文在前文研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合計算機繪圖和運算技術(shù)，得出了空間多貫口相貫線計算機繪圖方法。該方法可以一次連續(xù)繪出被切桿上所有貫口的相貫線1：1展開圖，也可把依據(jù)本方法編制的程序輸入機床，在加工廠進(jìn)行一次性切割。
　　2計算流程
　　在空間搭接節(jié)點處出現(xiàn)多管相貫時，往往選擇管外徑最小桿件進(jìn)行切割，以最大限度保證節(jié)點強度，當(dāng)鋼管外徑相同時，可任選一桿進(jìn)行相貫線的切割。因為匯交鋼管的數(shù)量、角度、尺寸的不同得到的相貫線形態(tài)也各異,但相貫線始終是馬鞍型的三維曲線,當(dāng)鋼管直徑及相貫桿間角度確定后其形狀是確定不變的。
　　以一空間球形網(wǎng)架節(jié)點為例,其上有4根管發(fā)生搭接相貫，已知節(jié)點及各桿的空間坐標(biāo)和管徑見圖1。

　　圖1空間多管相貫球節(jié)點
　　圖1中指定P2為被切桿（即在該桿上進(jìn)行相貫口切割）。以P1為圓心，根據(jù)文獻(xiàn)[1]中公式得出相貫線計算機繪制流程，如下：
　　（1）輸入P1（x1,y1,z1）、P2（x2,y2,z2）、P3（x3,y3,z3）┄Pi（xi,yi,zi）等各點空間坐標(biāo)，定義節(jié)點為P1，被切桿為P2。
　　（2）計算桿長L，被切桿端點與各桿端點間距離d：
　　Li1=，di2=
　　（3）計算各桿與被切桿間夾角（用度表示）βi：
　　βi2=degrees（()）
　　（4）以被切桿為z軸正向，以P1點為坐標(biāo)原點新建空間直角坐標(biāo)系PX，PY，PZ。
　　（5）計算各桿在新建空間直角坐標(biāo)系下PZ豎向投影長度zi（zi)=Li1*cos(βi2)）。
　　（6）計算各桿在新坐標(biāo)系下PXPY水平面上投影長度mi（mi=Li1*sin(βi2)i=3,4,5,┄）。
　　（7）計算基桿端點3與相貫桿端點間距離（li3=i=4,5,6）。
　　（8）計算在PXPY面上基桿投影點3’與相貫桿投影點間距離s（si3’=）。
　　（9）計算在PXPY面上基桿投影長度m13與相貫桿投影長度間夾角θ，該夾角以基桿投影為基準(zhǔn)線逆時針方向為正，順時針為負(fù)(cos(θ)=)。
　　（10）計算球節(jié)點球面所占有的相貫長度l0（）。
　　（11）計算相貫線高度h(因相貫線軌跡為對稱曲線，該公式只計算1/2圖形)：
　　h=
　　（12）繪出1：1相貫線圖形。
　　利用Visualbasic語言進(jìn)行編程計算和繪制相貫線，見圖2。

　　圖2相貫線Excel繪制結(jié)果
　　圖2c是提取相貫線計算中數(shù)據(jù)，利用Execl軟件繪制的相貫線結(jié)果。從圖2b、c中的對比可以看出，本文采用的相貫線計算機繪制方法結(jié)果準(zhǔn)確實用，可以方便的應(yīng)用于空間結(jié)構(gòu)各種相貫線的繪制中。
　　3工程應(yīng)用
　　文中采用的相貫線計算機繪制技術(shù)可以應(yīng)用于大量的工程實際中，由于本方法簡單易行，便于操作，在工程應(yīng)用中取得了較好的效果。
　　深圳市民中心位于深圳市中心區(qū)中軸線上，總建筑面積21萬平方米，是深圳的標(biāo)志性建筑。建筑由撐起大屋頂?shù)膱A塔、方塔及玻璃裙樓組成。深圳市民中心屋頂面積6.3萬平方米，總重量約9000噸，總長度486米、最大寬度154米，世界建筑史上尚無類似工程的實例，是深圳名副其實的“第一屋頂”。
　　該項目屋頂采用球形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，單個球節(jié)點桿件相貫類型較多（見圖3），其中最多的一個有12跟桿件與球相貫，利用文中方法繪制了工程中所有相貫線，解決了多管相貫的難題，保證了施工進(jìn)度，施工效果達(dá)到焊接和桿件連接的要求。

　　圖3深圳市民中心項目（空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)）
　　4結(jié)論
　　文中采用的計算機繪制方法和計算分析不但解決了空間多貫口相貫線連續(xù)繪制的技術(shù)難題，而且還利用計算機一次性完成分析、計算和繪制。文中所述方法，可以簡單、容易的繪出多管相貫時的連續(xù)相貫線。因此設(shè)計人員不必再為避開多桿相貫而加大節(jié)點設(shè)計截面，從而節(jié)省了材料，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和市場前景。
　　利用文中所述流程編制的計算、分析軟件，經(jīng)過工程實踐的檢驗，施工效果顯著，切割出的相貫口滿足桿件強度、焊接和安裝精度的要求。
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