复杂空间模型的输入和计算YJK

复杂空间模型的输入和计算

一、空间结构菜单的作用是什么？

按照楼层模型逐层建模的方式，适用于大多数建筑结构，或者适用于建筑结构的绝大部分。但是像空间网架、桁架、特殊的建筑造型等，用逐层建模方式建不出来。YJK建模软件设置的“空间结构”菜单就是用来完成复杂结构模型的建模输入。

除了逐层输入方式以外，建模软件还提供了空间模型的输入方式。和主菜单的轴线输入、构件布置、楼板布置、荷载输入、楼层组装并列，最后是“空间模型”菜单。

图5.1 空间建模菜单

空间模型的特点是输入空间网格线并在其上布置构件和荷载，逐层建模时输入的轴线只能在水平面上进行，空间网格线则可以在空间的任意方向绘制。对于不易按照楼层模型输入的复杂空间模型，可以按照空间模型方式输入。

平面建模时输入的轴线为红色，空间建模菜单输入的空间网格线为黄绿色，这样可以区分开来，突出空间网格的特点。

可以导入已有的用Autocad建立的空间网格，导入的网格也以黄绿色显示。

在空间模型菜单中布置的构件和荷载，只能布置在黄绿色的空间网格线上，而不能布置在参照的平面楼层网格上。

在目前的空间模型中，设置了柱、斜杆和梁构件的布置，没有设置楼板布置和墙、墙上洞口的布置。荷载方面设置了恒、活荷载的输入，每种荷载设置了梁间荷载和节点荷载的输入。由于没有空间楼板的输入，也就没有楼板荷载的输入和导算的功能。

二、把空间结构建模嵌入在普通的楼层建模中方式中的好处是什么？

建模程序以逐层建模方式为主，同时提供空间建模方式，并使二者密切结合。这是因为设置了复杂空间结构的建筑工程，其大部分仍设置了楼层，对楼层部分按照逐层建模方式效率高得多。完全依靠空间建模方式建模的实际工程很少。

有的软件系统另外设置了单独的空间建模程序，但这样的程序以三维操作为主，操作方式和楼层方式差别太大，需要另外学习。由于一般建筑结构中的复杂空间结构只占很少部分，大部分仍属楼层模型，把楼层模型用三维操作建模显然效率太低。因此这样单独的空间建模程序很难普及应用。

用户应在逐层建模操作完成，并楼层组装后，再操作空间模型菜单补充输入空间模型部分。为了空间模型的定位，空间建模应以已有的楼层模型为参照，空间建模是在已有的楼层模型上补充输入。

三、空间建模时“参照楼层”的作用是什么？

除了完全没有设置平面楼层的建筑，一般的空间建模时，应首先选择参照的楼层自然层。参照的楼层可以是一个楼层，比如需在顶层设置空间桁架时就选择顶层作为参照的楼层；还可以选择多个楼层，如需在某几个楼层之间搭建空间模型。

空间网格线输入时，可在参照楼层上捕捉、或参照定位，参照楼层上的网格轴线可作为空间网格线的捕捉对象或者参照对象。参照楼层上的构件只起显示参照作用，不能作为捕捉对象。由于经过全楼组装后的自然层的空间位置已经确定，这样输入的空间网格也随之确定。当楼层组装修改后自然层空间位置发生变化后，空间模型也将随之变化。因此可以看出，参照楼层的主要作用是把输入的空间结构在三维模型中准确定位。

空间模型还可以建在已有楼层的内部，比如古建的大屋顶，可将大屋顶的柱和屋面梁部分作为普通的楼层建模，将屋顶下的多重檩架部分按照空间模型输入，软件计算时可将多重檩架作为屋顶层的子结构自动连接处理。类似这类形式的的还有层顶的桁架结构。如果同时在多个楼层布置了桁架，可在多个已有楼层将空间模型同时输入，软件可将布置在多个楼层的桁架作为各个楼层的子结构自动连接处理。

导入已有的空间网格时，也应首先选择参照的自然楼层，将导入的模型用鼠标动态移动，布置到已有的楼层上。

四、空间轴线输入要点

空间建模的核心是输入三维的网格轴线。

程序设置了“节点”、直线两个菜单，输入空间的线和节点。

按照楼层输入方式时，输入的点、线等图素只限于水平面上，空间建模菜单下取消这一限制，可以随意绘制空间任意的点、线。因此，空间点的坐标输入是三维的，需要输入它的X、Y、Z的三个值。比如输入空间直线时，其第一点确定后，第二点的定位需要输入相对于第一点的X、Y、Z方向的三个值。

绘制出的空间线将以黄绿色显示，以便和平面楼层的红色网格线区别开来。绘出的空间线将在互相相交处自动打断成分段的网格和节点。

节点输入菜单有三项：节点、定数等分、定距等分。

图5.1.1 节点输入菜单

节点：直接输入空间节点，可以连续输入。

定数等分：在一条已有的空间直线上等分输入节点，等分数量由用户输入。

定距等分：在一条已有的空间直线上按照用户输入的距离输入节点。

五、工作基面的应用

工作基面是绘制空间线的重要工具。当需要绘制的图素位于空间某同一平面内时，可以将这一平面事先定义为工作基面，随后绘制图素的操作将锁定在工作基面内进行。这样用户可以像绘制二维图素一样方便地绘制三维图素。在工作基面内，将基面的Z方向锁定，鼠标只能在基面内绘制，绘制的方式、使用的的各种工具和在普通平面上同样。

由于大部分的空间线是处在某一平面内的，如空间桁架的杆件处在X-Z或Y-Z的竖向平面内，可以将某一X-Z或Y-Z的竖向平面定义成工作基面，再在上面绘制桁架轴线就很方便了。

定义工作基面的操作是：逆时针方向选择已有的空间三个点确定工作基面，选择基面的原点，定义基面的X轴方向。定义工作基面完成后，将在工作基面的原点处出现一个较小的坐标轴。随后的绘制图素的操作将锁定在该工作基面内，直到点取“取消工作基面”菜单。

六、空间建模中的构件输入和荷载输入

在空间建模中，构件截面定义、荷载定义是和楼层建模统一的，输入方式类似。软件设置了布置柱、斜杆、梁的菜单，没有设置墙和楼板的布置菜单。

可以在空间网格上布置柱、斜杆和梁构件。定义柱、斜杆和梁截面的方式和前面的楼

层建模时相同，布置斜杆和梁时，没有设置偏心的内容。程序将空间布置的杆件按照其截面宽向下的整体坐标考虑。

原来的斜杆布置，设置了按照“节点”的布置方式和按照“网格”的布置方式。在空间建模下布置斜杆时，程序隐含按照“网格”方式布置。

柱只能在垂直的轴线上布置，布置时可输入柱相对于节点的偏心和转角，其偏心值和转角值都是相对于整体坐标系的数值。

荷载分为恒荷载、活荷载的输入，每种荷载下设置了“梁间荷载”和“节点荷载”两种荷载的输入。

七、导入Autocad轴网

可以导入已有的在Autocad中建立的空间轴网。程序将Autocad轴线转化成本程序识别的空间网格线，并布置到已输入的楼层上。这是空间模型的辅助的输入方式之一。

导入前也应选择参照的楼层，操作时用鼠标动态拖动转化好的空间网格，使其和参照楼层的节点捕捉定位。

八、参数化输入空间桁架、网架、网壳、平面桁架

在空间建模菜单下设置了参数化生成空间模型的菜单，可用参数化方式输入空间桁架、网架、网壳、平面桁架，实现快速建模。自动生成的类型共几十种。

参数化不仅可以生成空间网格，还可以同时布置构件。

空间直线桁架参数：