CN115186366B - 一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于计算机辅助设计技术领域，具体涉及一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法及系统，具体为：对幕墙门套与玻璃雨蓬组合的三维模型进行流场分析获得不同的风速作用下的表面风压分布；计算三维模型中玻璃雨蓬及其支撑龙骨连接的区域有交集的网格记为支承网格的支承容忍度；去除三维模型中的支撑龙骨并对三维模型中各个脆化位置进行结构补强。通过计算机辅助进行无龙骨雨蓬设计，在保证结构强度和安全的前提下，去除小雨蓬龙骨。使小玻璃雨蓬整体通透，整体外观协调；由于无龙骨使玻璃无需开孔、施工效率高，将玻璃通透、简洁性的特质充分呈现，使得建筑雨蓬具有全新现代感。

Description

一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法及系统
技术领域
本发明属于计算机辅助设计技术领域，具体涉及一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法及系统。
背景技术
常见的室外雨蓬，因使用环境、档次及结构安全设计考虑，只能采用支撑钢结构满足设计安全要求。支撑结构钢龙骨对玻璃雨蓬的通透性以及建筑外立面整体效果的协调性均影响较大。由于常见的室外雨蓬结构均采用钢龙骨支撑结构，龙骨上面采用隐框玻璃幕墙板块或采用点支承设计形式。存在问题：1、采用隐框玻璃板块的结构密封胶需在加工厂场内生产，需静止养护，生产周期长，维护成本高；2、采用点支承设计，玻璃需要钻孔，开孔玻璃容易应力集中破裂，维护成本有些高。3、钢架安装、制作及防腐需要工厂生产和二次材料运输。4、玻璃正常使用下雨后尘土粘附容易在玻璃表面，玻璃设计坡度小，玻璃自重变形积水，严重影响建筑观感。5、雨蓬受龙骨的遮挡，玻璃的通透性差，对建筑整体使用效果的协调性影响较大，现有的设计方法难以解决上述问题，并且，常规室外小雨棚，采用常规的设计限制，无法优化龙骨构造，如果减少龙骨则无法保证结构强度，致使室外小雨棚均有支撑龙骨，雨棚龙骨严重影响雨棚玻璃的通透性，影响室外整体效果的协调性。
发明内容
本发明的目的在于提出一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法，所述方法包括以下步骤：
S100，创建三维模型，所述三维模型包括玻璃雨蓬及其支撑龙骨的三维模型；
S200，将所述三维模型进行网格划分为多个网格，并在不同的风速条件下对三维模型进行流场分析获得不同的风速作用下的表面风压分布；
S300，将与三维模型中玻璃雨蓬及其支撑龙骨连接的区域有交集的网格记为支承网格，依次计算不同的风速作用下的表面风压分布下各个支承网格的支承容忍度；
S400，筛选出支承容忍度出现结构强度脆化的支承网格记为脆化位置；
S500，去除三维模型中的支撑龙骨，并通过三维网格补洞算法对三维模型中去除支撑龙骨后的缺口进行补洞；
S600，对三维模型中各个脆化位置进行结构补强操作从而获得去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的三维模型。
进一步地，在S100中，所述三维模型还包括幕墙门套的三维模型，通过3DS MAX软件或者SolidWorks软件创建三维模型，或者，通过三维扫描仪对幕墙门套、玻璃雨蓬及其支撑龙骨进行扫描从而创建三维模型。
进一步地，在S200中，在不同的风速条件下对三维模型进行流场分析获得不同的风速作用下的表面风压分布的方法为：将三维模型导入CFD软件或者有限元分析软件中，设定风速边界条件、设置材料参数、几何属性，通过CAARC标准模型的试验结果作为流场分析的对照数据，以诺应力模型、曼恩湍流模型或者RNG k-epsilon模型构建三维模型的载荷模型，对载荷模型进行流场分析得出三维模型的迎风面和背风面（背风面是远离来风方向的一面或背风的一边；迎风面是面对来风方向的方向）的表面风压分布。其中，风速边界条件为2m/s到40m/s的风速。
优选地，风速边界条件为风速2m/s到40m/s中随机选取的多个风速，其中各个风速按照升序排列。
优选地，风速边界条件为以2m/s的间隔在2m/s到40m/s的范围中选取的各个风速。
进一步地，在S300中，依次计算不同的风速作用下的表面风压分布下各个支承网格的支承容忍度的方法为：依次将各个风速对应的表面风压分布构成的有序集合作为风压集合FP；以支承网格中所有点在表面风压分布的对应位置的风压值的平均值作为支承网格的风压值；以风压集合FP中第i个风速对应的表面风压分布为fp(i),i是风压集合中表面风压分布的序号，i∈[1,N],N是风压集合FP的大小；支承网格中的各个位置与后续根据其位置所得的数值保持相互对应的关系；
对于每个支承网格，在i的范围[2,N-1]内依次遍历各个fp(i)，如果支承网格在fp(i)的对应位置上首次满足Sup(fp(i-1))＜Sup(fp(i))并且Sup(fp(i))＞Sup(fp(i+1))，则标记fp(i)为所述支承网格的局部最大分布；其中，Sup()为支承网格在表面风压分布的对应位置的风压值；（即Sup(fp(i))是支承网格在fp(i)的对应位置的风压值）；（支承网格的局部最大分布能够准确的映射出支承网格对应的在什么风速下体现出的极限风压，以此才能反映出支承网格的所能容忍的应力极限）；
计算各个支承网格的支承容忍度Suptore：
Suptore= exp(|MaxUP-MinUP|)÷exp(UPA)；或者，Suptore= exp(|UP1-UP2|)÷exp(UPA)；（其中，计算支承容忍度Suptore的前一种方法最优选的适用于承压较大的三维模型的迎风面，而后一种方法最优选的适用于承压较小的三维模型的背风面）；
其中，UPA为支承网格在局部最大分布的对应位置的风压值；MaxUP为支承网格在风压集合FP的各个表面风压分布的对应位置的风压值中的最大值；MinUP为支承网格在风压集合FP的各个表面风压分布的对应位置的风压值中的最小值；exp()为以自然数e或2为底的指数函数；UP1为支承网格在风压集合FP的局部最大分布的前一个表面风压分布的对应位置的风压值；UP2为支承网格在风压集合FP的局部最大分布的后一个表面风压分布的对应位置的风压值。
有益效果为：通过计算支承容忍度，能够在避免随着风速的变化导致的紊动应力的增加，从而引起的湍流切应力导致的脉动程度加剧问题的准确位置及其对应的风速和压力，能够准确的识别出风速的递增下出现的局部压力过大的相应位置。
进一步地，在S400中，筛选出支承容忍度出现结构强度脆化的支承网格记为脆化位置的方法为：
以当前支承网格（当前支承网格即待筛选的支承网格）的几何中心点或者几何中心点在支承网格上的投影点为PointC，令当前支承网格的支承容忍度为SupPointC，按照几何中心点与PointC从近到远的距离，依次搜索除当前支承网格之外的其他的支承网格，从第3次搜索开始，令上一次的上一次搜索到的支承网格的支承容忍度为SupA（例如，本次为第i次，则上一次为第i-1次，上一次的上一次为第i-2次）；令上一次搜索到的支承网格的支承容忍度为SupB；令本次搜索到的支承网格的支承容忍度为SupC；当SupA≥SupB并且SupB＜SupC时，如果SupC＞SupPointC则当前支承网格出现结构强度脆化，标记当前支承网格为脆化位置，同时记录SupC对应的支承网格为所述脆化位置的配对网格。
以上方法在结构出现湍流切应力导致的脉动时，有一定的可能会一直不满足SupB＞SupPointC从而导致无法识别脆化位置的问题，由此，本发明提出了更优选的方案以进一步的识别这种情况下的脆化位置。
优选地，当SupA≥SupB并且SupB＜SupC时，如果SupC≤SupPointC，
计算本次搜索到的支承网格的最小支承容忍度SupC1的值为：SupC1=exp(Min(|MaxSupC-MinSupC|,|UPSupC1-UPSupC2|))÷exp(UPSupC)，如果SupC1≤SupPointC则当前支承网格出现结构强度脆化，标记当前支承网格为脆化位置，同时记录SupC1对应的支承网格为所述脆化位置的配对网格；
其中，UPSupC为本次搜索到的支承网格在局部最大分布的对应位置的风压值；MaxSupC为本次搜索到的支承网格在风压集合FP的各个表面风压分布的对应位置的风压值中的最大值；MinSupC为本次搜索到的支承网格在风压集合FP的各个表面风压分布的对应位置的风压值中的最小值；UPSupC1为本次搜索到的支承网格在风压集合FP的局部最大分布的前一个表面风压分布的对应位置的风压值；UPSupC2为本次搜索到的支承网格在风压集合FP的局部最大分布的后一个表面风压分布的对应位置的风压值，Min函数为获取各个值中的最小值，exp为指数函数。
有益效果为：能够根据邻近的支承网格的支承容忍度准确的识别出风速的变化下出现的局部压力过大导致的带来安全风险的应力集中位置，避免了结构强度脆化导致的风险，提高了定位出三维模型中导致的气流紊动的位置的精确性，间接的提高了后续对这些位置的结构安全性。
进一步地，在S500中，通过三维网格补洞算法对三维模型中去除支撑龙骨后的缺口进行补洞后，将补洞的位置的厚度设置为三维模型中当前的缺口有共同的边缘的网格的厚度值中最大的厚度值（网格的厚度值指网格中所有点的厚度的平均值）。
进一步地，在S600中，对三维模型中各个脆化位置进行结构补强操作的方法为：
S601，设置变量SupWeak和MinSupGap；将SupWeak的值设置为当前脆化位置（当前脆化位置即待结构补强操作的脆化位置）对应的支承网格的支承容忍度的值；
S602，获取各个支承网格的支承容忍度中与SupWeak的差值的绝对值最小且非0的支承容忍度，将MinSupGap值设置为所述的支承容忍度的值；
S603，如果MinSupGap≤SupWeak，则将SupWeak的值设置为MinSupGap的值并转到步骤S602；如果MinSupGap＞SupWeak，则复制MinSupGap对应的支承网格的对当前脆化位置进行覆盖从而进行结构补强。
有益效果：考虑了各个支承网格之间应力关系，各个支承网格之间彼此依赖，由于结构上相似度很高，互相之间能加强应力稳定性，使得应力进一步的分散从而提高了支承的应力容忍力。
优选地，将当前脆化位置的厚度设置为三维模型中当前脆化位置有共同的边缘的各个网格中最大的厚度值。
优选地，在S600中，对三维模型中各个脆化位置进行结构补强操作的方法为：
复制当前脆化位置对应的SupC对应的支承网格，或者，复制当前脆化位置的配对网格的对当前脆化位置进行覆盖从而进行结构补强，优选地，将当前脆化位置的厚度设置为三维模型中当前脆化位置有共同的边缘的网格的厚度值中最大的厚度值。
有益效果：减少去除龙骨后的应力失衡现象，极大的保障了无龙骨的雨棚的结构稳定性，使得调整后的风速的变化的风力受力均匀，补强操作后保障了幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的力学稳定性和安全性。
优选地，所述幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构还包括：幕墙门套，幕墙门套包括：钢通上门楣、钢通下门楣、U型钢槽、幕墙玻璃、铝合金副框；所述幕墙玻璃通过双组份结构密封胶与铝合金副框粘结；所述钢通上门楣和钢通下门楣与两侧铝包钢立柱连接固定；在钢通上门楣安装幕墙玻璃；在钢通下门楣安装弹簧门轴；钢通上门楣与钢通下门楣之间安装通过去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的三维模型生产出的玻璃雨蓬。
优选地，所述幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的安装工艺如下：
所述幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构包括钢通门楣、铝合金包钢立柱、地面结构、槽钢牛腿支座、第一后锚固螺栓组、第一不锈钢螺栓组、第一镀锌钢板、钢通芯套、第二后锚固螺栓组、雨蓬玻璃、幕墙玻璃、双组份结构密封胶、第二镀锌钢板、不锈钢L型玻璃托板、第一耐侯密封胶、抽芯铆钉、燕尾自攻钉、铝角码、不锈钢板装饰线条、第二耐侯密封胶、铝合金副框、铝合金压块、不锈钢机制螺钉、地弹簧门轴、钢通上门楣、铝单板、第二不锈钢螺栓组、U型硬质橡胶垫片、双面胶贴、U型钢槽、硬质橡胶垫板、钢通下门楣；其中，所述雨蓬玻璃为按照去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的三维模型生产。
优选地，所述幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的安装工艺如下：
步骤1、使用第二后锚固螺栓组把第二镀锌钢板与地面结构固定连接；
步骤2、通过焊接把钢通芯套与第二镀锌钢板连接固定；
步骤3、使用第一后锚固螺栓组把第一镀锌钢板与层间结构固定连接；
步骤4、通过焊接把成对的槽钢牛腿支座与第一镀锌钢板连接固定；
步骤5、吊装铝合金包钢立柱，将下端垂直插入钢通芯套，将上端调直后通过第一不锈钢螺栓组和槽钢牛腿支座连接固定；
步骤6、将钢通上门楣、钢通下门楣、U型钢槽（对衬等间距攻机丝孔）在加工厂组合成型为钢通门楣；
步骤7、吊装钢通门楣，钢通门楣调平调直后将两端与铝合金包钢立柱通过焊接固定；
步骤8、在钢通下门楣处安装地弹簧门轴；
步骤9、使用燕尾自攻钉把铝角码安装在钢通下门楣的室外侧；
步骤10、安装不锈钢板装饰线条，使用抽芯铆钉将不锈钢板装饰线条的上侧与铝角码连接固定，将不锈钢板装饰线条的下侧与钢通下门楣连接固定；
步骤11、在雨蓬玻璃的室内侧粘结U型硬质橡胶垫片；
步骤12、将雨蓬玻璃水平推入钢通上门楣与钢通下门楣之间的槽口内；
步骤13、在雨蓬玻璃与钢通上门楣和钢通下门楣之间的缝隙内填入硬质橡胶垫板；
步骤14、将雨蓬玻璃调平对正后，安装第二不锈钢螺栓组；
步骤15、幕墙玻璃与铝合金副框之间通过双组份结构密封胶固定；
步骤16、安装不锈钢L型玻璃托板，通过不锈钢机制螺钉固定；
步骤17、安装幕墙玻璃，通过铝合金压块固定；
步骤18、安装不锈钢机制螺钉，固定铝合金压块；
步骤19、安装雨蓬玻璃上下两侧的第一耐侯密封胶；
步骤20、安装钢通门楣外侧的双面胶贴；
步骤21、安装钢通门楣外侧的铝单板；
步骤22、安装不锈钢板装饰线条下侧与钢通下门楣之间的第二耐侯密封胶。
本发明还提供了一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统，所述一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法中的步骤，所述一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器、服务器集群，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
三维建模单元，用于创建三维模型，所述三维模型包括玻璃雨蓬及其支撑龙骨的三维模型；
流场分析单元，用于将所述三维模型进行网格划分为多个网格，并在不同的风速条件下对三维模型进行流场分析获得不同的风速作用下的表面风压分布；
容忍计算单元，用于将与三维模型中玻璃雨蓬及其支撑龙骨连接的区域有交集的网格记为支承网格，依次计算不同的风速作用下的表面风压分布下各个支承网格的支承容忍度；
脆化筛选单元，用于筛选出支承容忍度出现结构强度脆化的支承网格记为脆化位置；
模型去骨单元，用于去除三维模型中的支撑龙骨，并通过三维网格补洞算法对三维模型中去除支撑龙骨后的缺口进行补洞；
结构补强单元，用于对三维模型中各个脆化位置进行结构补强操作从而获得去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的三维模型。
本发明的有益效果为：本发明提供一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法及系统，对玻璃幕墙门套内部钢结构的构造进行计算机辅助优化设计，在保证安全的前提下进行无龙骨雨蓬设计，对玻璃幕墙门套内部构造的自动优化设计，在保证结构强度和安全的前提下，去除掉小雨蓬龙骨。使小玻璃雨蓬整体通透，整体外观协调。能够在避免随着气流紊动的增加的湍流切应力导致的脉动程度加剧问题，使得玻璃雨棚能够避免玻璃在夹槽中松动问题。由于无龙骨使玻璃无需开孔、施工效率高，将玻璃通透、简洁性的特质充分呈现，使得建筑雨蓬具有全新现代感。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本发明的上述以及其他特征将更加明显，本发明附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1所示为一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法的流程图；
图2所示为去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的组合结构主骨架正视图；
图3所示为去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的顶部结构连接剖面图；
图4所示为去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的底部结构连接剖面图；
图5所示为去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的门楣结构连接剖面图；
图6所示为一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统结构图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示为一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法，所述方法包括以下步骤：
S100，创建三维模型，所述三维模型包括玻璃雨蓬及其支撑龙骨的三维模型；
S200，将所述三维模型进行网格划分为多个网格，并在不同的风速条件下对三维模型进行流场分析获得不同的风速作用下的表面风压分布；
S300，将与三维模型中玻璃雨蓬及其支撑龙骨连接的区域有交集的网格记为支承网格，依次计算不同的风速作用下的表面风压分布下各个支承网格的支承容忍度；
S400，筛选出支承容忍度出现结构强度脆化的支承网格记为脆化位置；
S500，去除三维模型中的支撑龙骨，并通过三维网格补洞算法对三维模型中去除支撑龙骨后的缺口进行补洞；
S600，对三维模型中各个脆化位置进行结构补强操作从而获得去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的三维模型。
进一步地，在S100中，所述三维模型还包括幕墙门套的三维模型，通过3DS MAX软件或者SolidWorks软件创建三维模型，或者，通过三维扫描仪对幕墙门套、玻璃雨蓬及其支撑龙骨进行扫描从而创建三维模型。
进一步地，在S200中，在不同的风速条件下对三维模型进行流场分析获得不同的风速作用下的表面风压分布的方法为：将三维模型导入CFD软件或者有限元分析软件中，设定风速边界条件、设置材料参数、几何属性，通过CAARC标准模型的试验结果作为流场分析的对照数据，以诺应力模型、曼恩湍流模型或者RNG k-epsilon模型构建三维模型的载荷模型，对载荷模型进行流场分析得出三维模型的迎风面和背风面（背风面是远离来风方向的一面或背风的一边；迎风面是面对来风方向的方向）的表面风压分布。其中，风速边界条件为2m/s到40m/s的风速。
优选地，风速边界条件为风速2m/s到40m/s中随机选取的多个风速，其中各个风速按照升序排列。
优选地，风速边界条件为以2m/s的间隔在2m/s到40m/s的范围中选取的各个风速。
进一步地，在S300中，依次计算不同的风速作用下的表面风压分布下各个支承网格的支承容忍度的方法为：依次将各个风速对应的表面风压分布构成的有序集合作为风压集合FP；以支承网格中所有点在表面风压分布的对应位置的风压值的平均值作为支承网格的风压值；以风压集合FP中第i个风速对应的表面风压分布为fp(i),i是风压集合中表面风压分布的序号，i∈[1,N],N是风压集合FP的大小；
对于每个支承网格，在i的范围[2,N-1]内依次遍历各个fp(i)，如果支承网格在fp(i)的对应位置上首次满足Sup(fp(i-1))＜Sup(fp(i))并且Sup(fp(i))＞Sup(fp(i+1))，则标记fp(i)为所述支承网格的局部最大分布；其中，Sup()为支承网格在表面风压分布的对应位置的风压值；（即Sup(fp(i))是支承网格在fp(i)的对应位置的风压值）；（支承网格的局部最大分布能够准确的映射出支承网格对应的在什么风速下体现出的极限风压，以此才能反映出支承网格的所能容忍的应力极限）；
计算各个支承网格的支承容忍度Suptore：
Suptore= exp(|MaxUP-MinUP|)÷exp(UPA)；或者，Suptore= exp(|UP1-UP2|)÷exp(UPA)；（其中，计算支承容忍度Suptore的前一种方法最优选的适用于承压较大的三维模型的迎风面，而后一种方法最优选的适用于承压较小的三维模型的背风面）；
其中，UPA为支承网格在局部最大分布的对应位置的风压值；MaxUP为支承网格在风压集合FP的各个表面风压分布的对应位置的风压值中的最大值；MinUP为支承网格在风压集合FP的各个表面风压分布的对应位置的风压值中的最小值；exp为指数函数；UP1为支承网格在风压集合FP的局部最大分布的前一个表面风压分布的对应位置的风压值；UP2为支承网格在风压集合FP的局部最大分布的后一个表面风压分布的对应位置的风压值。
有益效果为：通过计算支承容忍度，能够在避免随着风速的变化导致的紊动应力的增加，从而引起的湍流切应力导致的脉动程度加剧问题的准确位置及其对应的风速和压力，能够准确的识别出风速的递增下出现的局部压力过大的相应位置。
进一步地，在S400中，筛选出支承容忍度出现结构强度脆化的支承网格记为脆化位置的方法为：
以当前支承网格（当前支承网格即待筛选的支承网格）的几何中心点为PointC，令当前支承网格的支承容忍度为SupPointC，按照几何中心点与PointC从近到远的距离，依次搜索除当前支承网格之外的其他的支承网格，从第3次搜索开始，令上一次的上一次搜索到的支承网格的支承容忍度为SupA；令上一次搜索到的支承网格的支承容忍度为SupB；令本次搜索到的支承网格的支承容忍度为SupC；当SupA≥SupB并且SupB＜SupC时，如果SupC＞SupPointC则当前支承网格出现结构强度脆化，标记当前支承网格为脆化位置，同时记录SupC对应的支承网格为所述脆化位置的配对网格。
以上方法在结构出现湍流切应力导致的脉动时，有一定的可能会一直不满足SupB＞SupPointC从而导致无法识别脆化位置的问题，由此，本发明提出了更优选的方案以进一步的识别这种情况下的脆化位置。
优选地，当SupA≥SupB并且SupB＜SupC时，如果SupC≤SupPointC，扫描风压集合FP中各个表面风压分布，
计算本次搜索到的支承网格的最小支承容忍度SupC1的值为：SupC1=exp(Min(|MaxSupC-MinSupC|,|UPSupC1-UPSupC2|))÷exp(UPSupC)，如果SupC1≤SupPointC则当前支承网格出现结构强度脆化，标记当前支承网格为脆化位置，同时记录SupC1对应的支承网格为所述脆化位置的配对网格；
其中，UPSupC为本次搜索到的支承网格在局部最大分布的对应位置的风压值；MaxSupC为本次搜索到的支承网格在风压集合FP的各个表面风压分布的对应位置的风压值中的最大值；MinSupC为本次搜索到的支承网格在风压集合FP的各个表面风压分布的对应位置的风压值中的最小值；UPSupC1为本次搜索到的支承网格在风压集合FP的局部最大分布的前一个表面风压分布的对应位置的风压值；UPSupC2为本次搜索到的支承网格在风压集合FP的局部最大分布的后一个表面风压分布的对应位置的风压值，Min函数为获取各个值中的最小值，exp为指数函数。
有益效果为：能够根据邻近的支承网格的支承容忍度准确的识别出风速的变化下出现的局部压力过大导致的带来安全风险的应力集中位置，避免了结构强度脆化导致的风险，提高了定位出三维模型中导致的气流紊动的位置的精确性，间接的提高了后续对这些位置的结构安全性。
进一步地，在S500中，通过三维网格补洞算法对三维模型中去除支撑龙骨后的缺口进行补洞后，将补洞的位置的厚度设置为三维模型中当前的缺口有共同的边缘的网格的厚度值中最大的厚度值（网格的厚度值指网格中所有点的厚度的平均值）。
进一步地，在S600中，对三维模型中各个脆化位置进行结构补强操作的方法为：
S601，设置变量SupWeak和MinSupGap；将SupWeak的值设置为当前脆化位置（当前脆化位置即待结构补强操作的脆化位置）对应的支承网格的支承容忍度的值；
S602，获取各个支承网格的支承容忍度中与SupWeak的差值的绝对值最小且非0的支承容忍度，将MinSupGap值设置为所述的支承容忍度的值；
S603，如果MinSupGap≤SupWeak，则将SupWeak的值设置为MinSupGap的值并转到步骤S602；如果MinSupGap＞SupWeak，则复制MinSupGap对应的支承网格的对当前脆化位置进行覆盖从而进行结构补强。
有益效果：考虑了各个支承网格之间应力关系，各个支承网格之间彼此依赖，由于结构上相似度很高，互相之间能加强应力稳定性，使得应力进一步的分散从而提高了支承的应力容忍力。
优选地，将当前脆化位置的厚度设置为三维模型中当前脆化位置有共同的边缘的各个网格中最大的厚度值。
优选地，在S600中，对三维模型中各个脆化位置进行结构补强操作的方法为：
复制当前脆化位置对应的SupC对应的支承网格，或者，复制当前脆化位置的配对网格的对当前脆化位置进行覆盖从而进行结构补强，优选地，将当前脆化位置的厚度设置为三维模型中当前脆化位置有共同的边缘的网格的厚度值中最大的厚度值。
有益效果：减少去除龙骨后的应力失衡现象，极大的保障了无龙骨的雨棚的结构稳定性，使得调整后的风速的变化的风力受力均匀，补强操作后保障了幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的力学稳定性和安全性。
优选地，所述幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构还包括：幕墙门套，幕墙门套包括：钢通上门楣、钢通下门楣、U型钢槽、幕墙玻璃、铝合金副框；所述幕墙玻璃通过双组份结构密封胶与铝合金副框粘结；所述钢通上门楣和钢通下门楣与两侧铝包钢立柱连接固定；在钢通上门楣安装幕墙玻璃；在钢通下门楣安装弹簧门轴；钢通上门楣与钢通下门楣之间安装通过去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的三维模型生产出的玻璃雨蓬。
优选地，图2所示为去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的组合结构主骨架正视图；图3所示为去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的顶部结构连接剖面图；图4所示为去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的底部结构连接剖面图；图5所示为去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的门楣结构连接剖面图；
如图2、图3、图4、图5所示，所述幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构包括钢通门楣1、铝合金包钢立柱2、地面结构3、槽钢牛腿支座4、第一后锚固螺栓组5、第一不锈钢螺栓组6、第一镀锌钢板7、钢通芯套8、第二后锚固螺栓组9、雨蓬玻璃10、幕墙玻璃11、双组份结构密封胶12、第二镀锌钢板13、不锈钢L型玻璃托板14、第一耐侯密封胶15、抽芯铆钉16、燕尾自攻钉17、铝角码18、不锈钢板装饰线条19、第二耐侯密封胶20、铝合金副框21、铝合金压块22、不锈钢机制螺钉23、地弹簧门轴24、钢通上门楣25、铝单板26、第二不锈钢螺栓组27、U型硬质橡胶垫片28、双面胶贴29、U型钢槽30、硬质橡胶垫板31、钢通下门楣32；其中，所述玻璃雨蓬为按照去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的三维模型生产。
优选地，所述幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的安装工艺如下：
步骤1、使用第二后锚固螺栓组9把第二镀锌钢板13与地面结构3固定连接；
步骤2、通过焊接把钢通芯套8与第二镀锌钢板13连接固定；
步骤3、使用第一后锚固螺栓组5把第一镀锌钢板7与层间结构固定连接；
步骤4、通过焊接把成对的槽钢牛腿支座4与第一镀锌钢板7连接固定；
步骤5、吊装铝合金包钢立柱2，将下端垂直插入钢通芯套8，将上端调直后通过第一不锈钢螺栓组6和槽钢牛腿支座4连接固定；
步骤6、将钢通上门楣25、钢通下门楣32、U型钢槽30（对衬等间距攻机丝孔）在加工厂组合成型为钢通门楣1；
步骤7、吊装钢通门楣1，钢通门楣1调平调直后将两端与铝合金包钢立柱2通过焊接固定；
步骤8、在钢通下门楣32处安装地弹簧门轴24；
步骤9、使用燕尾自攻钉17把铝角码18安装在钢通下门楣32的室外侧；
步骤10、安装不锈钢板装饰线条19，使用抽芯铆钉16将不锈钢板装饰线条19的上侧与铝角码18连接固定，将不锈钢板装饰线条19的下侧与钢通下门楣32连接固定；
步骤11、在雨蓬玻璃10的室内侧粘结U型硬质橡胶垫片28；
步骤12、将雨蓬玻璃10水平推入钢通上门楣25与钢通下门楣32之间的槽口内；
步骤13、在雨蓬玻璃10与钢通上门楣25和钢通下门楣32之间的缝隙内填入硬质橡胶垫板31；
步骤14、将雨蓬玻璃10调平对正后，安装第二不锈钢螺栓组27；
步骤15、幕墙玻璃11与铝合金副框21之间通过双组份结构密封胶12固定；
步骤16、安装不锈钢L型玻璃托板14，通过不锈钢机制螺钉23固定；
步骤17、安装幕墙玻璃11，通过铝合金压块22固定；
步骤18、安装不锈钢机制螺钉23，固定铝合金压块22；
步骤19、安装雨蓬玻璃10上下两侧的第一耐侯密封胶15；
步骤20、安装钢通门楣1外侧的双面胶贴29；
步骤21、安装钢通门楣1外侧的铝单板26；
步骤22、安装不锈钢板装饰线条19下侧与钢通下门楣32之间的第二耐侯密封胶20。
本发明的实施例提供的一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统，如图6所示为本发明的一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统结构图，该实施例的一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统实施例中的步骤。
所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
三维建模单元，用于创建三维模型，所述三维模型包括玻璃雨蓬及其支撑龙骨的三维模型；
流场分析单元，用于将所述三维模型进行网格划分为多个网格，并在不同的风速条件下对三维模型进行流场分析获得不同的风速作用下的表面风压分布；
容忍计算单元，用于将与三维模型中玻璃雨蓬及其支撑龙骨连接的区域有交集的网格记为支承网格，依次计算不同的风速作用下的表面风压分布下各个支承网格的支承容忍度；
脆化筛选单元，用于筛选出支承容忍度出现结构强度脆化的支承网格记为脆化位置；
模型去骨单元，用于去除三维模型中的支撑龙骨，并通过三维网格补洞算法对三维模型中去除支撑龙骨后的缺口进行补洞；
结构补强单元，用于对三维模型中各个脆化位置进行结构补强操作从而获得去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的三维模型。
所述一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统的示例，并不构成对一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统可运行系统的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据（比如音频数据、电话本等）等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。

Claims (8)

1.一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S100，创建三维模型，所述三维模型包括玻璃雨蓬及其支撑龙骨的三维模型；
S200，将所述三维模型进行网格划分为多个网格，并在不同的风速条件下对三维模型进行流场分析获得不同的风速作用下的表面风压分布；
S300，将与三维模型中玻璃雨蓬及其支撑龙骨连接的区域有交集的网格记为支承网格，依次计算不同的风速作用下的表面风压分布下各个支承网格的支承容忍度；
S400，筛选出支承容忍度出现结构强度脆化的支承网格记为脆化位置；
S500，去除三维模型中的支撑龙骨，并通过三维网格补洞算法对三维模型中去除支撑龙骨后的缺口进行补洞；
S600，对三维模型中各个脆化位置进行结构补强操作从而获得去除支撑龙骨后的玻璃雨蓬的三维模型；
其中，在S300中，依次计算不同的风速作用下的表面风压分布下各个支承网格的支承容忍度的方法为：依次将各个风速对应的表面风压分布构成的有序集合作为风压集合FP；以支承网格中所有点在表面风压分布的对应位置的风压值的平均值作为支承网格的风压值；以风压集合FP中第i个风速对应的表面风压分布为fp(i)，i是风压集合中表面风压分布的序号，i∈[1,N]，N是风压集合FP的大小；
对于每个支承网格，令i在 [2,N-1] 的范围内依次遍历各个fp(i)，如果支承网格在fp(i)的对应位置上首次满足Sup(fp(i-1))＜Sup(fp(i))并且Sup(fp(i))＞Sup(fp(i+1))，则标记fp(i)为所述支承网格的局部最大分布；其中，Sup()为支承网格在表面风压分布的对应位置的风压值；计算各个支承网格的支承容忍度Suptore：
Suptore= exp(|MaxUP-MinUP|)÷exp(UPA)；或者，Suptore= exp(|UP1-UP2|)÷exp(UPA)；
其中，UPA为支承网格在局部最大分布的对应位置的风压值；MaxUP为支承网格在风压集合FP的各个表面风压分布的对应位置的风压值中的最大值；MinUP为支承网格在风压集合FP的各个表面风压分布的对应位置的风压值中的最小值；exp为指数函数；UP1为支承网格在风压集合FP的局部最大分布的前一个表面风压分布的对应位置的风压值；UP2为支承网格在风压集合FP的局部最大分布的后一个表面风压分布的对应位置的风压值；
其中，在S400中，筛选出支承容忍度出现结构强度脆化的支承网格记为脆化位置的方法为：
以当前支承网格的几何中心点为PointC，令当前支承网格的支承容忍度为SupPointC，按照几何中心点与PointC从近到远的距离，依次搜索除当前支承网格之外的其他的支承网格，从第3次搜索开始，令上一次的上一次搜索到的支承网格的支承容忍度为SupA；令上一次搜索到的支承网格的支承容忍度为SupB；令本次搜索到的支承网格的支承容忍度为SupC；当SupA≥SupB并且SupB＜SupC时，如果SupC＞SupPointC则当前支承网格出现结构强度脆化，标记当前支承网格为脆化位置，同时记录SupC对应的支承网格为所述脆化位置的配对网格。
2.根据权利要求1所述的一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法，其特征在于，在S100中，所述三维模型还包括幕墙门套的三维模型，通过3DS MAX软件或者SolidWorks软件创建三维模型。
3.根据权利要求1所述的一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法，其特征在于，在S200中，在不同的风速条件下对三维模型进行流场分析获得不同的风速作用下的表面风压分布的方法为：将三维模型导入CFD软件或者有限元分析软件中对载荷模型进行流场分析得出三维模型的表面风压分布。
4.根据权利要求1所述的一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法，其特征在于，当SupA≥SupB并且SupB＜SupC时，如果SupC≤SupPointC，计算本次搜索到的支承网格的最小支承容忍度SupC1的值为：
SupC1=exp(Min(|MaxSupC-MinSupC|,|UPSupC1-UPSupC2|))÷exp(UPSupC)，如果SupC1≤SupPointC则当前支承网格出现结构强度脆化，标记当前支承网格为脆化位置，同时记录SupC1对应的支承网格为所述脆化位置的配对网格；
其中，UPSupC为本次搜索到的支承网格在局部最大分布的对应位置的风压值；MaxSupC为本次搜索到的支承网格在风压集合FP的各个表面风压分布的对应位置的风压值中的最大值；MinSupC为本次搜索到的支承网格在风压集合FP的各个表面风压分布的对应位置的风压值中的最小值；UPSupC1为本次搜索到的支承网格在风压集合FP的局部最大分布的前一个表面风压分布的对应位置的风压值；UPSupC2为本次搜索到的支承网格在风压集合FP的局部最大分布的后一个表面风压分布的对应位置的风压值，Min函数为获取各个值中的最小值，exp为指数函数。
5.根据权利要求1所述的一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法，其特征在于，在S500中，通过三维网格补洞算法对三维模型中去除支撑龙骨后的缺口进行补洞后，将补洞的位置的厚度设置为三维模型中当前的缺口有共同的边缘的网格的厚度值中最大的厚度值。
6.根据权利要求1所述的一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法，其特征在于，在S600中，对三维模型中各个脆化位置进行结构补强操作的方法为：
S601，设置变量SupWeak和MinSupGap；将SupWeak的值设置为当前脆化位置对应的支承网格的支承容忍度的值；
S602，获取各个支承网格的支承容忍度中与SupWeak的差值的绝对值最小且非0的支承容忍度，将MinSupGap值设置为所述的支承容忍度的值；
S603，如果MinSupGap≤SupWeak，则将SupWeak的值设置为MinSupGap的值并转到步骤S602；如果MinSupGap＞SupWeak，则复制MinSupGap对应的支承网格的对当前脆化位置进行覆盖从而进行结构补强；
将当前脆化位置的厚度设置为三维模型中当前脆化位置有共同的边缘的各个网格中最大的厚度值。
7.根据权利要求4所述的一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法，其特征在于，在S600中，对三维模型中各个脆化位置进行结构补强操作的方法为：
复制当前脆化位置对应的SupC对应的支承网格，或者，复制当前脆化位置的配对网格的对当前脆化位置进行覆盖从而进行结构补强，将当前脆化位置的厚度设置为三维模型中当前脆化位置有共同的边缘的网格的厚度值中最大的厚度值。
8.一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统，其特征在于，所述一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法中的步骤，所述一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计系统运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑或云端数据中心的计算设备中。
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