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方案

本发明专利技术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。感。感。

【技术实现步骤摘要】
一种幕墙门套与玻璃雨蓬组合结构的设计方法及系统


[0001]本专利技术属于计算机辅助设计
，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。

技术介绍

[0002]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。

技术实现思路

[0003]本专利技术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。
[0004]为了实现上述目的，根据本专利技术的一方面，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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]以上方法在结构出现湍流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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。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，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
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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。5.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...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡元新，马博，罗永富，何妃贤，张毅，
申请(专利权)人：广东瑞昊建设有限公司，
类型：发明
国别省市：