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摘要：根據(jù)計算機放樣技術(shù)的特點，并以實際工程為例詳細闡述了計算機放樣技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計算機放樣；鋼結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

1引言

鋼結(jié)構(gòu)工程在近幾年中越來越多地應(yīng)用在建筑中，在實際工程中經(jīng)常會遇到一些較為復(fù)雜的構(gòu)造節(jié)點和各式各樣的結(jié)構(gòu)外形。因為缺乏關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)方面的參考資料和圖書，使工程技術(shù)人員往往手足無措。隨著計算機技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用在工程中，特別是一些專業(yè)軟件，如AutoCAD、3dsMAX等，這一難題正在得到有效的解決。

2傳統(tǒng)放樣與計算機放樣技術(shù)的比較

放樣也就是鈑金展開，長期以來鈑金展開一直沿用比較落后的傳統(tǒng)方法，造成工作效率低下、加工精度偏低。而采用計算機放樣，就可以有效解決這一問題，可以對各種結(jié)構(gòu)外形進行準(zhǔn)確的放樣展開，提高了工作效率，保證了構(gòu)件加工的質(zhì)量。

展開放樣就是在不改變構(gòu)件表面積的情況下，將其依次攤開在一個平面上。展開可分為可展曲面的表面展開和不可展曲面的近似展開兩種，可展曲面是指直紋面中的柱面、錐面和切線面等這些曲面上的相鄰接的兩條素線或平行或相交，因此兩素線越鄰近，則兩線所夾的小曲面越趨近于小平面，這些小平面能依次連接地畫在同一平面上。曲紋面和不可展的直紋面從理論上說都是不可展的。但是可以將它們分割成很多小塊，采用近似的展開法。傳統(tǒng)的構(gòu)件表面展開的方法一般有作圖法、計算法、系數(shù)法等。這三種方法在結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，是實踐工程經(jīng)驗的積累，要求工程技術(shù)人員必須掌握的。

利用計算機進行構(gòu)件表面展開的方法有程序法、計算機輔助設(shè)計法等。

程序法是建立在DOS系統(tǒng)下開發(fā)的，隨著近幾年計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，已經(jīng)無法直接適應(yīng)圖形方面的需求。

計算機輔助設(shè)計法是在AutoCAD軟件環(huán)境下運行的，它將計算機屏幕顯示代替了傳統(tǒng)方法中的鋼平臺或樣板料，利用AutoCAD的實時縮放、實時平移、縮放窗口等顯示控制命令很容易地調(diào)節(jié)繪圖平臺和圖形顯示之間的關(guān)系?？梢杂檬髽?biāo)移動來到達平臺的任意位置，使用計算機命令代替了劃規(guī)、鋼直尺、劃針等工具，大大降低勞動強度，提高了精度和工作效率。特別是AutoCAD的三維功能，使得鋼結(jié)構(gòu)多樣外形的展開變得簡單。熟練運用這種方法可以把一些復(fù)雜的放樣做的非常出色。

3計算機放樣技術(shù)在實際工程中的運用

計算機放樣的操作步驟主要分為“建?！艠印归_”三步，現(xiàn)以上海金光外灘和北京燃氣集團指揮中心兩個工程為例作一分析，簡述計算機放樣的操作過程。

3.1建模

較為復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)外表一般都是三維圖形，建?？稍贏utoCAD14或2000版三維視圖中進行，當(dāng)然，也可以利用3dsMAX4.0更為快捷，這要視工程具體情況而定，當(dāng)然，也要看個人應(yīng)用軟件的熟練程度而定。

上海市金光外灘屋頂皇冠是一個外形極似花瓣形狀的鋼結(jié)構(gòu)造型，花瓣分為三層，因為花瓣外形相同，將每個花瓣進行單獨建模，最后合在一起，其結(jié)構(gòu)外形如圖1所示。

建模時，根據(jù)扭曲方管的原始坐標(biāo)位置A0和方管最終位置A1確定該方管拉伸的路徑，（如圖2）曲線A2利用3dsMAX中的Extrude拉伸編輯器對方管A0沿曲線A2進行拉伸即得方管A，同理，對稱位置繪出另一根方管B，將A和B進行Boolean布爾運算A+B（即下拉菜單Operation中的Union），即可求得該扭曲方管的結(jié)構(gòu)外形。

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北京市燃氣集團指揮中心工程的難點在于七榀桁架和橢圓形鋼管的相貫節(jié)點的放樣，實景照片如圖3.所示，關(guān)鍵的節(jié)點樣式如圖4所示。

建模時，先繪出219管立柱A和橢圓形鋼管B，然后畫出桁架上下弦及腹桿，利用AutoCAD中布爾運算的SUB命令，即可輕松得出桁架與鋼管的相貫節(jié)點。

建?？梢詫摻Y(jié)構(gòu)構(gòu)件1：1的模擬出來，然后根據(jù)模型選擇放樣的方法。

3.2放樣

計算機的放樣還是要依據(jù)傳統(tǒng)方法的作圖法來進行。金光外灘采用三角形法進行近似展開，即將方管的四個曲面分開進行單獨操作，將曲面等分成若干個小三角形，如圖5所示。

在模型中直接量取L1、L2、L3的長度，即是該曲面展開時的實際長度。同理，可以量出每個小三角形的邊長，并作一記錄，見表1。

燃氣指揮調(diào)度中心工程采用作圖法，步驟一中已經(jīng)建立方管的實體，（如圖6）此步驟中只需測量出方管各邊的實際長度即可。但其與鋼管相貫的圓弧一邊需多測量幾點，將測量得到的數(shù)據(jù)整理即得表2：

3.3展開

該步驟比較簡單，即將測量的數(shù)據(jù)畫在平面上，得出放樣的結(jié)果，如花瓣曲面展開后如圖7所示。

在Autocad中重新建立UCS坐標(biāo)系，使得展開后的圖形各定位點均在該坐標(biāo)系中，使得下料時知道Lmax和Bmax，從而達到節(jié)約用料和準(zhǔn)確定位的目的。

4結(jié)語

計算機放樣技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用還很多，這里就不再一一列舉了?？傊嬎銠C技術(shù)廣泛的應(yīng)用，各種輔助設(shè)計系統(tǒng)的建立，適應(yīng)了現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的客觀要求，它不僅縮短了工作時間，提高了工作效率，節(jié)省了人力、物力和財力，把工程技術(shù)人員從繁重的操作中解脫了出來，更重要的是它提高了工作質(zhì)量。現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的特點更向計算機應(yīng)用技術(shù)提出了新的課題，并將推動該技術(shù)的不斷發(fā)展。

參考文獻

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［2］郭江輝.計算機輔助設(shè)計在土木工程中的應(yīng)用［J］.山西建筑.2006，（16）.

［3］鄒丹琦.計算機輔助設(shè)計在工程設(shè)計中的應(yīng)用［J］.中國科技信息,2006，（13）.