Автоматизация архитектурно-строительного проектирования геодезических куполов и оболочек

• Автор: Павлов, Геннадий Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 274 с. : ил. + Прил. (с. 275-487: ил.)

1.1. Краткий очерк развития исследований и

внедрения автоматизации в процесс проектирования геодезических куполов

I.2. Три ступени автоматизации в проектировании геодезических оболочек

Глава И. Общие методологические предпосылки

архитектурного проектирования геодезических куполов и оболочек

II.1. Правильные многогранники исходная основа геометрии геодезических сетей. Производные многогранники

.2. Двухслойные оболочки и принцип двойственности производных мног огранников

.3. Три композиционные разновидности

геодезических сетей

.4. Классификация геодезических сетевых разбивок но количеству треугольных ячеек на поверхности

полной сферы

П.5. Анализ примов конструктивного решения
поверхности сферы
.6. О критериях оптимальности сетевых разбивок
.7. Конструктивное решение деталей оболочек на
основе пяти систем геодезических разбивок
.8. Классификация системообразующих
.9. Таблицы тригонометрических параметров
сетевых разбивок
И. . Таблицы координат узловых точек
II Особенности методики архитектурного проектирования геодезических куполов и оболочек
Глава III. Общие принципы построения алгоритмов вычисления геометрических параметров и выполнения чертежей проекций геодезических куполов и оболочек
III. 1. Общие алгоритмы выполнения машинных
чертежей сетевых геодезических разбивок
1.1.1 .Алгоритм машинного выполнения чертежей проекций икосаэдральных разбивок в трх пространственных положениях
Ш.1.2. Алгоритм выполнения чертежей проекций сетевых разбивок. Матрицы связности узловых точек.
III. 1.3. Алгоритм определения координат точек
октаэдральных сетевых разбивок
III. 1.4. Алгоритм определения координат точек
тетраэдральных сетевых разбивок
1.2. Схема организации процесса вычисления геометрических параметров и выполнения чертежей проекций геодезических сетевых разбивок
1.3. Организация ввода исходных данных в программу
Глава IV. Принципы построения сетевых разбивок и алгоритмы вычисления тригонометрических параметров
IV. 1. Алгоритм вычисления тригонометрических параметров
сетевых разбивок системы С
IV.2. Алгоритм вычисления тригонометрических параметров сетевых разбивок системы Р
IV.2.1. Тригонометрические параметры сетей
подсистемы Р
IV.2.2. Тригонометрические параметры сетей
подсистемы Р
IV.3. Сетевые разбивки системы П
IV.4. Сетевые разбивки системы ПР
IV.5. Сетевые разбивки системы И
Глава V. Алгоритмы и программы вычисления координат точек и выполнения машинных чертежей сетевых разбивок систем П и ПР
V Сетевые разбивки системы П
V. 1.1. Алгоритм вычисления координат узловых точек
V2. Программа вычисления тригонометрических
параметров и выполнения машинных чертежей сетевых разбивок системы II
V.I.3. Экспериментальные работы по разработке
архитектурнокомпозиционных вариантов куполов на основе сетевых разбивок системы П
V.2. Сетевые разбивки системы II
V.2.I. Алгоритм вычисления координат узловых точек
V.2.2. Программа вычисления геометрических параметров и выполнения машинных чертежей проекций сетевых разбивок системы ПР
V.2.3. Экспериментальное проектирование
куполов на основе сетей системы Г1Р
V.З. Программы вычисления геометрических параметров и выполнения машинных чертежей систем Р,
С и И
Глава VI. Методика архитектурного
проектирования геодезических куполов с применением средств автоматизации
VI. 1. Особенности методики архитектурного
проектирования геодезических куполов и оболочек .
VI.2. Методика создания библиотечных элементов
геодезических сетевых разбивок
У1.2.1. Диалоговые окна библиотечного элемента
VI.2.2. Блоксхема создания библиотечног о элемента геодезических сетевых разбивок в системе САПР АгсЫСАО
VI.2.3. Подготовка данных для составления программы
создания библиотечного элемента на примере сети типа ПР
VI.2.4. Программа создания библиотечного элемента
сетевой разбивки типа ПР
Vi.2.4.1. Отображение в окне вида визуализированных видов граней при задании различных значений переменной и
У1.3. Методика создания фрагментов библиотечных
элементов геодезических сетевых разбивок
У1.3.1. Методика выделения вырезания фрагмента
оболочки из библиотечного элемента на примере сетевой разбивки типа 0Р
VI.3.1.1. Подготовка исходных данных
VI.3.1.2 Составление прохраммы создания визуализированного вида выделенного вырезанного участка купола сетевой разбивки 0ПР
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Прорамма вычисления тригонометрических параметров, вычисления координат угловых точек и визуализации библиотечных элементов системы С
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Программа вычисления тригонометрических параметров, вычисления координат узловых точек и визуализации библиотечных элементов системы П
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Акты внедрения

ВВЕДЕНИЕ


Если же взять за основу октаэдр или тетраэдр, то число однотипных участков после применения указанною способа членения будет равно, соответственно, октаэдральные треугольники Шварца Рис. Зб, и тетраэдральные треугольники Шварца Рис. Зв. Геометрические параметры трех видов треугольников Шварца приведены на Рис. Рис. Рис. Геометрические параметры икосаэдрального, октаэдрального и тетраэдрального сферических треугольников Шварца. Рис. Так, длина гипотенузы типовой ячейки 0гранной сети составляет 0,5 радиуса сферы. Поэтому если геодезическую оболочку сделать каркасной, то при максимальной длине стержня 0 см пролет купола в виде полусферы будет равен всего 9,3 м. Следовательно, на основе таких крупноячеистых сетевых разбивок с помощью средств малой механизации можно собирать купола только относительно малых пролетов. Применение более крупных элементов существенно усложняет и удорожает монтажные работы и малоэффективно. Поэтому для проектирования куполов больших пролетов применяются мелкоячеистые членения сферы с количеством ячеек в несколько десятков тысяч. Шварца. Действительно, в результате такого трехстадийного процесса членение поверхности шара на одинаковые типовые треугольники Мебиуса, деление треугольников Мебиуса на типовые треугольники Шварца, членения последних на мелкие треугольные, пятиугольные, шестиугольные и другого вида ячейки, образуются сети, состоящие из элементов, оптимальных для возведения большепролтных сооружений. Путем отсечения от шара сферических сегментов плоскостями, проходящими через угловые точки треугольных, а в некоторых случаях и шестиугольных сферических ячеек, можно получить многогранники, которые будем называть производными от расчетной сферической сети. Так же, как и в криволинейных геодезических сетях, будем рассматривать три вида производных многогранников икосаэдральные, октаэдральные и тетраэдральные Рис. Рис. Купола и оболочки могут проектироваться на основе, как расчетных параметров сферических сетей, так и производных многогранников. Купола и оболочки могут проектироваться однослойными одноконтурными. Однако, для увеличения жесткости и устойчивости конструкций применяются и двухслойные двухконту рные схемы. При этом двухслойные схемы иногда выполняются в виде двух повторяющих друг друга сетей. Такие схемы для достаточно жесткой связи между контурами требуют установки дополнительных элементов стоек и раскосов. Однако при построении двухконтурных схем наибольшее распространение получили более экономичные конструкции с несовпадающими линиями контуров, в которых нет необходимости вводить дополнительные элементы связи. Рис. Примеры двухконтурных куполов с несовпадающими линиями контуров. Внешний контур выполнен в виде стержней, образующих шестиугольные ячейки. Стержни внешнего контура соединяют вершины трехгранных пирамид ограждения. На Рис. Конструктивно такая схема может быть реализована в виде треугольных пирамид выполняют функцию ограждения, вершины которых соединены стержнями. На Рис. Рис. Стержни внешнего контура соединяют вершины шестшранных пирамид ограждения. В приведенных примерах Рис. Такое сочетание не случайно. Оно отвечает известному в геометрии принципу двойственности. Принцип двойственности в общем виде формулируется так для всякого предложения относительно точек, прямых и плоскостей всегда можно сформулировать соответствующее ему определенным образом предложение, заменив слово точка словом плоскость, а слово плоскость словом точка, оставив слово прямая без изменения. В приложении к многогранникам этот принцип можно записать так двойственными называются такие многоранникм, которые имеют одно и то же число ребер, но при этом число граней одного равно числу вершин другого и, наоборот, число вершин одного равно числу граней другого , стр. В таком соответствии находятся, например, правильные многоранники додекаэдр раней, вершин, ребер с икосаэдром вершин, граней, ребер, а также куб 6 граней, 8 вершин, ребер с октаэдром 6 вершин. Центральные проекции каждой пары двойственных фигур на сферу дадут две сети, которые по аналогии мы также будем называть двойс гвенными.