CN103034769B - 热力架空支架结构的数据处理方法和计算机辅助设计系统 - Google Patents
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Abstract
热力架空支架结构的数据处理方法及其计算机辅助设计系统，有利于加快热力工程中热力架空支架的建设周期和保障热力架空支架的建设质量，其特征在于，包括：①在计算机平台上新建一个热力架空支架工程模板或者打开一个既有热力架空支架工程模板；②输入设计者选定的或确定的热力架空支架结构数据；③进行结构计算；④如果所述结构计算的计算结果不符合设计要求，则重复步骤②～③，直至得到符合设计要求的计算结果；⑤根据所述符合设计要求的计算结果，确定或绘制热力架空支架施工图，并输入施工图绘图比例，生成AutoCAD脚本文件，在AutoCAD中利用生成的脚本文件输出热力架空支架施工图。
Description
技术领域
本发明涉及热力工程中热力架空支架技术和计算机辅助设计技术，特别是一种热力架空支架结构的数据处理方法和计算机辅助设计系统。
背景技术
随着我国城市化进程的推进，集中供热成为许多大城市基础设施建设的必然选择，热力工程的设计、技术和施工任务日益繁重。但我国目前热力土建结构的设计力量严重不足，使用的设计工具落后，对热力工程中热力架空支架结构的数据处理费时费力，从而影响建设周期和建设质量。发明人发现，设计人员在设计热力架空支架时自行进行的结构计算不仅工作效率低，设计方案的修改和比选费工费时，而且即使是同一设计单位不同设计人员间的热力架空支架结构的数据处理结果也不具有一致性。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种热力架空支架结构的数据处理方法及其计算机辅助设计系统，有利于加快热力工程中热力架空支架的建设周期和保障热力架空支架的建设质量。
本发明的技术方案如下：
热力架空支架结构的数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
①在计算机平台上新建一个热力架空支架工程模板或者打开一个既有热力架空支架工程模板；
②在所述热力架空支架工程模板上输入设计者选定的或确定的热力架空支架结构数据；
③根据所述热力架空支架结构数据确定的热力架空支架进行结构计算；
④如果所述结构计算的计算结果不符合设计要求，则重复步骤②～③，直至得到符合设计要求的计算结果；
⑤根据所述符合设计要求的计算结果，确定或绘制热力架空支架施工图，并输入施工图绘图比例，生成AutoCAD脚本文件，在AutoCAD中利用生成的脚本文件输出热力架空支架施工图。
所述计算机平台具有AutoCAD2008、Windows2000、WindowsXP和/或Vista环境。
所述热力架空支架结构数据包括控制数据和细部数据。
所述控制数据包括：支架柱结构形式、支架柱截面形式和/或管道支架类型。
所述支架柱结构形式为单柱或双柱；所述支架柱截面形式为圆形截面或矩形截面；所述管道支架类型为固定支架或导向支架或活动支架。
所述细部数据包括：几何参数、材料参数、土层参数、支架数据、管道荷载、检修操作荷载、地震荷载、风荷载和/或流水融冰荷载。
所述结构计算包括荷载计算、架空支架内力计算、架空支架强度验算及地基基础计算，所述结构计算的计算结果包括热力架空支架结构承受的荷载计算结果，支架柱内力计算结果，支架柱强度验算结果，以及地基基础计算结果。
所述热力架空支架结构承受的荷载包括结构自重、管道重量、覆冰荷载、检修平台的操作荷载、管道推力、风荷载、地震荷载、流水压力与融冰压力。
所述地基基础计算包括地基承载力验算、地基变形验算、地基抗滑移验算、地基抗倾覆验算、柱底冲切验算、基础弯矩计算及基础配筋计算。
所述架空支架内力计算均采用解析方法，单柱支架按悬臂构件计算支架柱的内力，双柱支架视为固支于基础之上的门字框计算支架柱和横梁的内力；所述架空支架强度验算包括支架柱和横梁的压弯强度、抗剪强度和整体稳定性，以及支架柱与横梁间的焊缝强度校核。
所述热力架空支架结构数据的输入方式采用菜单结构。
热力架空支架结构的计算机辅助设计系统，其特征在于，包括热力架空支架结构数据输入模块、荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块，所述热力架空支架结构数据输入模块连接数据文件，所述数据文件分别互连于荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块，所述荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块依次连接，通过上述各模块在计算机平台上实现：结构自重计算、覆冰荷载计算、检修平台的操作荷载计算、风荷载计算、地震荷载计算、流水压力与融冰压力计算、架空支架内力计算及型钢选择、地基基础受力计算及配筋计算，并根据计算结果绘制施工图。
包括出错处理模块，所述出错处理模块分别接收热力架空支架结构数据输入模块、荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块的出错信息。
所述计算机平台具有AutoCAD、Windows2000、WindowsXP和/或Vista环境，所述施工图绘制模块生成AutoCAD脚本文件，在AutoCAD中利用生成的脚本文件输出热力架空支架施工图。
所述系统采用菜单结构，所述菜单结构包括：数据文件弹出菜单、结构形式弹出菜单、数据输入弹出菜单、结构计算弹出菜单、查改配筋弹出菜单和图形输出弹出菜单。
所述数据文件弹出菜单包括以下选项：打开数据，保存数据，另存数据，以及退出。
所述结构形式弹出菜单包括以下选项：支架柱结构形式，支架柱截面形式，以及管道支架类型。
所述数据输入弹出菜单包括以下选项：几何参数，材料参数，土层参数，支架数据，管道荷载，检修操作荷载，地震和风荷载以及流水融冰荷载。
所述结构计算弹出菜单包括以下选项：荷载系数，支架计算，以及支架计算书。
所述查改配筋弹出菜单包括以下选项：支架型钢，以及基础钢筋。
所述图形输出弹出菜单包括以下选项：图标数据，绘图比例，绘图准备，以及进入AutoCAD。
所述荷载计算模块在读取数据和荷载计算结果输出之间执行以下流程：(1)计算结构自重，包括支架柱及其上管道支架的重量；(2)计算管道重量和管道上覆冰的重量；(3)计算检修平台的操作荷载；(4)若为活动支架，计算管道的推力；(5)计算作用到管道上的风荷载；(6)计算作用到管道上的地震荷载；(7)计算作用到支架柱上的流水压力与融冰压力。
所述内力计算模块在读取数据和内力计算结果输出之间执行以下流程：(1)若支架柱为单柱，按悬臂构件计算支架柱内力，若支架柱为双柱，按门字框架计算支架柱内力；(2)计算基础底面作用于地基的平均竖向压力值和最大竖向压力值；(3)计算基础的双向弯矩。
所述配筋计算模块在读取数据和配筋计算结果输出之间执行以下流程：(1)支架柱强度计算，包括支架柱和横梁的压弯强度、抗剪强度计算；(2)支架柱在弯矩和轴力作用下的整体稳定性验算；(3)支架柱与横梁间的焊缝强度验算；(4)地基承载力验算；(5)地基最终沉降计算；(6)地基抗滑移和抗倾覆稳定验算；(7)基础受支架柱底端冲切承载力验算；(8)基础双向配筋计算。
所述施工图绘制模块在读取数据和结束之间执行以下流程：(1)根据结构尺寸和绘图比例确定架空支架结构图图框尺寸；(2)计算钢筋的尺寸和材料用量，进行钢筋编号；(3)绘架空支架平面图、纵剖面图和横剖面图；(4)绘支架柱、管道支架立柱和横梁组合型钢断面大样图；(5)绘钢筋表和材料；(6)绘施工图说明。
本发明的技术效果如下：本发明热力架空支架结构的数据处理方法及其计算机辅助设计系统，通过利用计算机平台的智能系统和采用结构算法等能够获得更为合理的热力架空支架施工图，大为提高热力工程热力架空支架的出图效率，从而有利于加快热力架空支架的建设周期和保障热力架空支架的建设质量。另外，本发明的实施还具有以下优点：(1)把设计人员从繁杂的数字计算中解脱出来，降低劳动强度，提供设计效率，缩短设计周期，降低设计成本。(2)为设计方案的比选和图纸的审核提供了方便。(3)经过检测和试用，本发明采用的结构计算方法比以往手工计算更为合理，得到的设计结果可节省建筑成本5%以上。
附图说明
图1是实施本发明热力工程热力架空支架结构的计算机辅助设计系统的数据流与模块结构示意图。
图2是实施本发明涉及的菜单结构示意图。
图3是实施本发明涉及的完成一个热力架空支架的计算与绘图所经历的流程示意图。
图4是实施本发明涉及的荷载计算流程示意图。
图5是实施本发明涉及的热力架空支架内力计算流程示意图。
图6是实施本发明涉及的配筋计算流程示意图。
图7是实施本发明涉及的施工图绘制流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图（图1-图7）对本发明进行说明。
图1是实施本发明热力架空支架结构的数据处理方法及其计算机辅助设计系统的数据流与模块结构示意图。如图1所示，系统分为热力架空支架结构数据输入模块、荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块、施工图绘制模块、出错处理模块。该图显示了数据在各模块间的传递过程。所述热力架空支架结构数据输入模块连接数据文件，所述数据文件分别互连于荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块，所述荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块依次连接，通过上述各模块在计算机平台上实现：结构自重计算、覆冰荷载计算、检修平台的操作荷载计算、风荷载计算、地震荷载计算、流水压力与融冰压力计算、架空支架内力计算及型钢选择、地基基础受力计算及配筋计算，并根据计算结果绘制施工图。所述出错处理模块分别接收热力架空支架结构数据输入模块、荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块的出错信息。所述计算机平台具有AutoCAD、Windows2000、WindowsXP和/或Vista环境，所述施工图绘制模块生成AutoCAD脚本文件，在AutoCAD中利用生成的脚本文件输出热力架空支架施工图。
图2是实施本发明涉及的菜单结构示意图。如图2所示，主要包括6个弹出菜单。“数据文件”弹出菜单用于工程数据的打开与保存；“结构形式”弹出菜单用于控制数据输入；“数据输入”弹出菜单用于细部数据输入；“结构计算”弹出菜单用于进行荷载、内力和配筋计算；“查改配筋”弹出菜单用于配筋结果的显示和修改；“图形输出”弹出菜单用于生成AutoCAD绘图脚本文件并打开AutoCAD以出图。
图3是实施本发明涉及的完成一个热力架空支架的计算与绘图所经历的流程示意图。在详细设计阶段采用面向对象和结构化设计相结合的设计方法。功能相对独立的部分设计为一个模块。下面是主要功能模块的说明。
1、荷载计算模块：参见流程图4，荷载计算包括如下步骤：
(1)计算结构自重，包括支架柱及其上管道支架的重量。
(2)计算管道重量和管道上覆冰的重量。
(3)计算检修平台的操作荷载。
(4)若为活动支架，计算管道的推力。
(5)计算作用到管道上的风荷载。
(6)计算作用到管道上的地震荷载。
(7)计算作用到支架柱上的流水压力与融冰压力。
2、内力计算模块：参见流程图5，热力架空支架内力计算包括如下步骤：
(1)若支架柱为单柱，按悬臂构件计算支架柱内力。若支架柱为双柱，按门字框架计算支架柱内力。
(2)计算基础底面作用于地基的平均竖向压力值和最大竖向压力值。
(3)计算基础的双向弯矩。
3、配筋计算模块：参见流程图6，配筋计算包括如下步骤：
(1)支架柱强度计算，包括支架柱和横梁的压弯强度、抗剪强度计算。
(2)支架柱在弯矩和轴力作用下的整体稳定性验算。
(3)支架柱与横梁间的焊缝强度验算。
(4)地基承载力验算。
(5)地基最终沉降计算。
(6)地基抗滑移和抗倾覆稳定验算。
(7)基础受支架柱底端冲切承载力验算。
(8)基础双向配筋计算。
4、施工图绘制模块：参见流程图7，施工图绘制包括如下步骤：
(1)根据结构尺寸和绘图比例确定架空支架结构图图框尺寸。
(2)计算钢筋的尺寸和材料用量，进行钢筋编号。
(3)绘架空支架平面图、纵剖面图和横剖面图。
(4)绘支架柱、管道支架立柱和横梁组合型钢断面大样图。
(5)绘钢筋表和材料。
(6)绘施工图说明。
对热力架空支架结构，本发明方法和系统可处理的荷载形式包括结构自重、管道重量、覆冰荷载、检修平台的操作荷载、管道推力、风荷载、地震荷载及流水压力与融冰压力。
可处理的结构形式包括：
(1)支架柱结构形式：单柱，双柱。
(2)支架柱截面形式：圆形截面，矩形截面。
可绘制的架空支架施工图为架空支架结构图。
对架空支架上的管道支架结构，系统可处理的荷载形式包括管道重量、管道向上作用力、管道轴向推力及管道侧向推力。
可处理的管道支架结构形式包括：
(1)管道支架类型：固定支架，导向支架，活动支架。
(2)立柱截面形式：双槽钢，双槽钢焊缀板。
(3)横梁截面形式：双槽钢，双槽钢焊缀板。
可绘制的管道支架施工图包括横剖面图、纵剖面图以及立柱、横梁大样。
本发明方法和系统分为数据输入模块、荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块、施工图绘制模块、出错处理模块。具体设置有：土压力计算、汽车活载计算、水平支撑自重计算、结构内力计算及配筋计算，并根据计算结果绘制施工图。系统还具有帮助和错误提示功能，帮助用以指导用户如何使用系统，错误提示用以指导用户进行合理的参数选择。系统还能够根据输入的控制数据自动调整后续输入的内容。
实施本发明的方法和系统能够执行如下步骤：
(1)新建一个工程或打开一个既有工程。
(2)输入热力架空支架设计的控制数据：支架柱结构形式、支架柱截面形式及管道支架类型。
(3)输入热力架空支架设计的细部数据：几何参数、材料参数、土层参数、支架数据、管道荷载、检修操作荷载、地震和风荷载及流水融冰荷载。
(4)软件进行热力架空支架的结构计算：荷载计算、支架柱内力计算、支架柱强度验算及地基基础计算。
架空支架承受的荷载包括结构自重、管道重量、覆冰荷载、检修平台的操作荷载、管道推力、风荷载、地震荷载、流水压力与融冰压力。
架空支架内力计算均采用解析方法。单柱支架按悬臂构件计算支架柱的内力；双柱支架视为固支于基础之上的门字框计算支架柱和横梁的内力。强度验算包括支架柱和横梁的压弯强度、抗剪强度和整体稳定性，以及支架柱与横梁间的焊缝强度校核。
地基基础计算包括地基承载力验算、地基变形验算、地基抗滑移验算、地基抗倾覆验算、柱底冲切验算、基础弯矩计算及基础配筋计算
(5)查看计算结果：支架柱内力、强度验算结果；地基基础计算结果。
(6)若计算结果不符合要求，修改输入数据再进行计算。
(7)输入施工图绘图比例，生成AutoCAD脚本文件。
(8)在AutoCAD中利用生成的脚本文件输出施工图。
在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。
Claims (14)
1.热力架空支架结构的数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
①在计算机平台上新建一个热力架空支架工程模板或者打开一个既有热力架空支架工程模板；
②在所述热力架空支架工程模板上输入设计者选定的或确定的热力架空支架结构数据；
③根据所述热力架空支架结构数据确定的热力架空支架进行结构计算；
④如果所述结构计算的计算结果不符合设计要求，则重复步骤②～③，直至得到符合设计要求的计算结果；
⑤根据所述符合设计要求的计算结果，绘制热力架空支架施工图，并输入施工图绘图比例，生成AutoCAD脚本文件，在AutoCAD中利用生成的脚本文件输出热力架空支架施工图；
所述热力架空支架结构数据包括控制数据和细部数据；所述控制数据包括：支架柱结构形式、支架柱截面形式和或管道支架类型；所述细部数据包括：几何参数、材料参数、土层参数、支架数据、管道荷载、检修操作荷载、地震荷载、风荷载和流水融冰荷载；
所述支架柱结构形式为单柱或双柱；所述支架柱截面形式为圆形截面或矩形截面；所述管道支架类型为固定支架或导向支架或活动支架；
所述结构计算包括荷载计算、架空支架内力计算、架空支架强度验算及地基基础计算，所述结构计算的计算结果包括热力架空支架结构承受的荷载计算结果，支架柱内力计算结果，支架柱强度验算结果，以及地基基础计算结果；
所述架空支架内力计算均采用解析方法，单柱支架按悬臂构件计算支架柱的内力，双柱支架视为固支于基础之上的门字框计算支架柱和横梁的内力；所述架空支架强度验算包括支架柱和横梁的压弯强度、抗剪强度和整体稳定性，以及支架柱与横梁间的焊缝强度校核；
所述绘制热力架空支架施工图在读取数据和结束之间执行以下流程：(1)根据结构尺寸和绘图比例确定架空支架结构图图框尺寸；(2)计算钢筋的尺寸和材料用量，进行钢筋编号；(3)绘架空支架平面图、纵剖面图和横剖面图；(4)绘支架柱、管道支架立柱和横梁组合型钢断面大样图；(5)绘钢筋表和材料；(6)绘施工图说明。
2.根据权利要求1所述的热力架空支架结构的数据处理方法，其特征在于，所述计算机平台具有AutoCAD2008、Windows2000、WindowsXP和/或Vista环境。
3.根据权利要求1所述的热力架空支架结构的数据处理方法，其特征在于，所述热力架空支架结构承受的荷载包括结构自重、管道重量、覆冰荷载、检修平台的操作荷载、管道推力、风荷载、地震荷载、流水压力与融冰压力。
4.根据权利要求1所述的热力架空支架结构的数据处理方法，其特征在于，所述地基基础计算包括地基承载力验算、地基变形验算、地基抗滑移验算、地基抗倾覆验算、柱底冲切验算、基础弯矩计算及基础配筋计算。
5.根据权利要求1所述的热力架空支架结构的数据处理方法，其特征在于，所述热力架空支架结构数据的输入方式采用菜单结构。
6.热力架空支架结构的计算机辅助设计系统，其特征在于，包括热力架空支架结构数据输入模块、荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块，所述热力架空支架结构数据输入模块连接数据文件，所述数据文件分别互连于荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块，所述荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块依次连接，通过上述各模块在计算机平台上实现：结构自重计算、覆冰荷载计算、检修平台的操作荷载计算、风荷载计算、地震荷载计算、流水压力与融冰压力计算、架空支架内力计算及型钢选择、地基基础受力计算及配筋计算，并根据计算结果绘制施工图；
所述系统采用菜单结构，所述菜单结构包括：数据文件弹出菜单、结构形式弹出菜单、数据输入弹出菜单、结构计算弹出菜单、查改配筋弹出菜单和图形输出弹出菜单；
所述结构形式弹出菜单包括以下选项：支架柱结构形式，支架柱截面形式，以及管道支架类型；
所述数据输入弹出菜单包括以下选项：几何参数，材料参数，土层参数，支架数据，管道荷载，检修操作荷载，地震和风荷载以及流水融冰荷载；
所述内力计算模块在读取数据和内力计算结果输出之间执行以下流程：(1)若支架柱为单柱，按悬臂构件计算支架柱内力，若支架柱为双柱，按门字框架计算支架柱内力；(2)计算基础底面作用于地基的平均竖向压力值和最大竖向压力值；(3)计算基础的双向弯矩；
所述施工图绘制模块在读取数据和结束之间执行以下流程：(1)根据结构尺寸和绘图比例确定架空支架结构图图框尺寸；(2)计算钢筋的尺寸和材料用量，进行钢筋编号；(3)绘架空支架平面图、纵剖面图和横剖面图；(4)绘支架柱、管道支架立柱和横梁组合型钢断面大样图；(5)绘钢筋表和材料；(6)绘施工图说明。
7.根据权利要求6所述的热力架空支架结构的计算机辅助设计系统，其特征在于，包括出错处理模块，所述出错处理模块分别接收热力架空支架结构数据输入模块、荷载计算模块、内力计算模块、配筋计算模块和施工图绘制模块的出错信息。
8.根据权利要求6所述的热力架空支架结构的计算机辅助设计系统，其特征在于，所述计算机平台具有AutoCAD、Windows2000、WindowsXP和/或Vista环境，所述施工图绘制模块生成AutoCAD脚本文件，在AutoCAD中利用生成的脚本文件输出热力架空支架施工图。
9.根据权利要求6所述的热力架空支架结构的计算机辅助设计系统，其特征在于，所述数据文件弹出菜单包括以下选项：打开数据，保存数据，另存数据，以及退出。
10.根据权利要求6所述的热力架空支架结构的计算机辅助设计系统，其特征在于，所述结构计算弹出菜单包括以下选项：荷载系数，支架计算，以及支架计算书。
11.根据权利要求6所述的热力架空支架结构的计算机辅助设计系统，其特征在于，所述查改配筋弹出菜单包括以下选项：支架型钢，以及基础钢筋。
12.根据权利要求6所述的热力架空支架结构的计算机辅助设计系统，其特征在于，所述图形输出弹出菜单包括以下选项：图标数据，绘图比例，绘图准备，以及进入AutoCAD。
13.根据权利要求6所述的热力架空支架结构的计算机辅助设计系统，其特征在于，所述荷载计算模块在读取数据和荷载计算结果输出之间执行以下流程：(1)计算结构自重，包括支架柱及其上管道支架的重量；(2)计算管道重量和管道上覆冰的重量；(3)计算检修平台的操作荷载；(4)若为活动支架，计算管道的推力；(5)计算作用到管道上的风荷载；(6)计算作用到管道上的地震荷载；(7)计算作用到支架柱上的流水压力与融冰压力。
14.根据权利要求6所述的热力架空支架结构的计算机辅助设计系统，其特征在于，所述配筋计算模块在读取数据和配筋计算结果输出之间执行以下流程：(1)支架柱强度计算，包括支架柱和横梁的压弯强度、抗剪强度计算；(2)支架柱在弯矩和轴力作用下的整体稳定性验算；(3)支架柱与横梁间的焊缝强度验算；(4)地基承载力验算；(5)地基最终沉降计算；(6)地基抗滑移和抗倾覆稳定验算；(7)基础受支架柱底端冲切承载力验算；(8)基础双向配筋计算。
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|---|
| 热力管道架空支架设计方法研究;张伟;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20091115(第11期);第15-16、18、20、22-23、33-36、38、41、52、55、57页 * |
| 热力管道架空支架设计方法研究;张伟;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20091115(第11期);第15-16、22、34-36、38、52、55页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103034769A (zh) | 2013-04-10 |
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