[发明专利]一种基于Grasshopper的空间圆钢管相贯焊节点参数化建模方法

说明书

本发明公开了一种基于Grasshopper的空间圆钢管相贯焊节点参数化建模方法，该方法包括以下步骤：1)根据节点各杆件的起始点坐标建立节点中轴线模型；2)将杆件中轴线按设定长度修剪后根据杆件截面尺寸生成圆管曲面模型；3)将圆管曲面模型按照以下步骤裁剪并去掉多余曲面后得到圆钢管相贯焊节点曲面模型；4)将圆钢管相贯焊节点曲面模型导入有限元分析软件对节点进行有限元分析，验证节点承载力。本发明方法提高了建模速度和准确性，为设计师计算分析圆钢管相贯焊节点提供了一套有效的建模方法。

技术领域

本发明涉及建筑结构建模技术，尤其涉及一种基于Grasshopper的空间圆钢管相贯焊节点参数化建模方法。

背景技术

钢管结构是当前建筑中常常会选用的结构形式，其中相贯焊节点是常用的节点形式。在钢管结构设计中除了对整体钢结构进行计算分析外，常常还需对部分节点进行有限元分析，以验证节点承载力是否足够。以往设计人员常是在有限元分析软件中手动建立节点三维模型来进行计算分析，这种建模方式不仅建模速度慢、效率低，且当节点杆件较多时容易出错。

Grasshopper是基于Rhino平台运行的采用程序算法生成模型的参数化建模插件，通过输入、计算处理和输出的基本逻辑来进行建模。本发明方法采用Grasshopper软件编制钢管相贯节点参数化建模程序，通过输入圆管中轴线和截面尺寸来快速建立节点三维模型，然后将节点三维模型导入有限元分析软件中进行后续的计算分析操作，可大大提高节点三维模型的建模速度和准确性，提高设计效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于Grasshopper的空间圆钢管相贯焊节点参数化建模方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于Grasshopper的空间圆钢管相贯焊节点参数化建模方法，包括：

1)根据节点各杆件的起始点坐标建立节点中轴线模型；

2)将杆件中轴线按设定长度修剪后根据杆件截面尺寸生成圆管曲面模型；

3)将圆管曲面模型按照以下步骤裁剪并去掉多余曲面后得到圆钢管相贯焊节点曲面模型；

3.1)将圆管曲面模型中的圆钢管按照焊接安装的先后顺序进行排序，排第一位的为主管，其他各圆管依次为编号为支管1、支管2、……、支管n；

3.2)将主管指定为主曲面，支管1指定为次曲面；

3.3)用主曲面切割次曲面并去掉次曲面多余的部分(位于主曲面里面的部分)，然后用余下的次曲面切割主曲面得到大小两个部分，将大的部分标记为主曲面a，小的部分标记为曲面b_i，将主曲面a与余下的次曲面部分组合成一个新曲面并指定为新的主曲面；然后按支管编号，将下一个支管指定为次曲面；其中，i为编号，与支管编号对应；

3.4)将余下支管按顺序依次执行步骤3.3)的操作，直至遍历所有的支管；

3.5)最终得到的主曲面和步骤3.3)中所有被标记为曲面b_i的曲面共同组成圆钢管相贯焊节点曲面模型；

4)将圆钢管相贯焊节点曲面模型导入有限元分析软件对节点进行有限元分析，验证节点承载力。

按上述方案，所述步骤1)中根据节点各杆件的起始点坐标建立节点中轴线模型，是根据节点各杆件的起始点坐标用Grasshopper的建点和线的运算器模块生成线模型。

按上述方案，所述步骤2)中具体如下：

2.1)在节点中心处建立一个球曲面，球曲面的半径等于节点各杆件中最大杆件外直径的3～5倍且按500mm向上取整；

2.2)用球曲面切割杆件中轴线并去掉位于球曲面外侧的部分；