塔架节间的设计方法与流程

本发明涉及特高压塔架设计领域，尤其是一种塔架节间的设计方法。

背景技术：

塔架节间的设计包括节间数量的设计和节间高度的设计；现有设计软件在设计塔架时均需人工控制调节节间数量和节间高度，杆件布置工作量极大，因此急需一种能够合理计算塔架节间数量与节间高度的方法。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种塔架节间的设计方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

塔架节间的设计方法，包括节间数量的设计和节间高度的设计，其中，

节间数量的设计是，首先根据塔架中位线处的节间高度，得出塔架各节间高度的平均值，然后根据塔架的总高度推算，得出需要设计的总的节间数量；

节间高度的设计是，根据确定的公比、塔架的总高度和节间数量推算，得出成等比数列关系的各节间高度的集合。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述节间数量的设计是，通过计算塔架中位线处的节间在节间对角线与水平面采用最大夹角时的最大节间高度，得出需要设计的最小的总节间数量；

然后通过计算塔架中位线处的节间在节间对角线与水平面采用最小夹角时的最小节间高度，得出需要设计的最大的总节间数量；

最后得出需要设计的平均的总节间数量。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述塔架中位线处节间的高度采用如下公式计算：

L＝M×tanα

其中，塔架中位线的长度单位为mm；

W1表示塔架顶端宽度，单位为mm；

W2表示塔架底端宽度，单位为mm；

α表示节间对角线与水平面夹角的角度；

需要设计的总的节间数量采用如下公式计算：

其中C表示节间数量；

H表示塔架总高度，单位为mm；

L_max表示α取最大角度时的节间的高度,单位为mm；

L_min表示α取最小角度时的节间的高度，单位为mm。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述节间高度的设计是，首先利用等比数列求和公式推算出节间高度的最小值；

然后利用等比数列通式推算出所有各节间的高度的集合。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述节间高度的设计是，首先利用等比数列求和公式

其中，S_n等于塔架总高度H，单位mm；

D表示塔架顶端宽度W1与塔架底端宽度W2之差的一半，单位mm；

n＝C，C表示需要设计的总的节间数量；

推算出节间的最小高度a₁的值；

然后利用等比数列通式，

a_n＝a₁q^n-1

计算得到各节间的高度的集合即a₁、a₂、a₃…a_n的值。

一种采用计算机软件设计塔架节间的方法，包括设计节间数量和设计节间高度，包括以下步骤：

步骤A、采用输入模块接收塔架顶端宽度W1、塔架底端宽度W2和塔架总高度H的值；

步骤B、采用计算模块进行计算，得出塔架中位线的长度M的值、塔架顶端宽度W1与塔架底端宽度W2之差的一半D的值和等比数列公比q的值；

步骤C、采用输入模块接收节间对角线与水平面夹角的最大角度和最小角度；

步骤D、采用计算模块进行计算，得出节间数量C的值和各节间的高度的集合即a₁、a₂、a₃…a_n的值；

步骤E、采用显示模块，将各节间的高度的集合和节间数量C的值显示出来。

本发明技术方案的进一步改进在于：还包括，

步骤F、计算模块利用计算出的节间数量和高度，得出塔架节间三维坐标；

步骤G、采用显示模块，利用三维坐标将三维图形显示出来。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤C中，输入模块所接收的节间对角线与水平面夹角的最大角度和最小角度为计算机软件中的设定值。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤B中，等比数列公比q的值采用如下公式计算，

D表示塔架顶端宽度W1与塔架底端宽度W2之差的一半，单位mm；

H表示塔架总高度，单位为mm。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤D中，节间数量C的值采用如下公式计算，

H表示塔架总高度，单位为mm；

L_max表示节间对角线与水平面夹角α取最大角度时的节间的高度,单位为mm；

L_min表示节间对角线与水平面夹角α取最小角度时的节间的高度，单位为mm；

各节间的高度的集合的值采用如下公式计算，

a_n＝a₁q^n-1

S_n等于塔架总高度H，单位mm；

q为步骤B中计算的等比数列公比，单位mm；

n为本步骤中计算的节间数量C的值。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明能够提高节间高度和节间斜材数量的设计效率，并保证划分节间的高度由上而下均匀地由密变稀，从而保证斜材受力性能，提高设计塔架建模工作效率及保证工程质量。

本发明能够控制斜材水平夹角在规范标准之间，满足工程要求；本发明通过公式带入的方法，能够快速得到节间数量，即节间斜材的数量，有利于实现计算机化，提高工作效率；本发明在确定节间数量的前提下，通过公式带入的方法，能够快速得到各个节间的高度，有利于实现计算机化，提高工作效率。

本发明采用计算机软件的方法能够利用现有塔架顶底宽度和塔架高度值，快速设计出满足工程需要的塔架节间，减少塔架节间设计的工作量。

本发明利用计算机软件，在输入塔架顶底宽度和塔架高度值后，能够绘制出设计好的塔架节间三维图形，直观的表现出设计样式，方便校正和调整；本发明利用计算机软件提前将一般工程所要求的节间对角线与水平面夹角的最大角度和最小角度设定好，免除了每次的人工输入，提高软件的操作简便性，提高设计效率；本发明设定塔架节间高度为等比数列和设定公比，使节间高度能够满足工程要求；本发明节间数量的设计是在满足工程所要求的节间对角线与水平面夹角的最大角度和最小角度的前提下计算得出的，因此节间数量能够满足实际工程的要求。

附图说明

图1是本发明中塔架立体结构示意图；

图2是本发明中节间数量设计流程图；

图3是本发明中节间高度设计流程图；

其中，1、节间，2、塔架中位线，3、节间对角线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

如图1所示，塔架节间的设计方法，包括节间1数量的设计和节间高度的设计，其中，

节间数量的设计是将塔架中位线2处的节间高度设计成塔架各节间高度的平均值，利用确定的塔架中位线处的节间高度和塔架的总高度推算，得出需要设计的总的节间数量。

节间高度的设计是将塔架各节间1的高度设计成等比数列关系，利用确定的公比、塔架的总高度和节间数量推算，得出各节间的高度的集合。

如图1、图2所示，本发明所述节间数量的设计，是通过计算塔架中位线2处的节间1在节间对角线3与水平面采用最大夹角时的最大节间高度，得出需要设计的最小的总节间数量。

然后通过计算塔架中位线2处的节间1在节间对角线3与水平面采用最小夹角时的最小节间高度，得出需要设计的最大的总节间数量。

最后根据最小节间数量和最大节间数量得出需要设计的平均的总节间数量。

如图1、图2所示，本发明所述塔架中位线处节间的高度采用如下公式计算：

L＝M×tanα

其中，塔架中位线的长度单位为mm。

W1表示塔架顶端宽度，单位为mm。

W2表示塔架底端宽度，单位为mm。

α表示节间对角线与水平面夹角的角度。

例如，一般规范要求节间对角线3与水平面采用的夹角范围在40～60°之间，则塔架中位线处节间的最小高度L_min＝M×tan 40°，塔架中位线处节间的最大高度L_max＝M×tan 60°。

如图2所示，需要设计的总的节间数量采用如下公式计算：

其中C表示节间数量。

H表示塔架总高度，单位为mm。

L_max表示α取最大角度时的节间的高度,单位为mm。

L_min表示α取最小角度时的节间的高度，单位为mm。

如图1、图3所示，本发明所述节间高度的设计是，首先利用等比数列求和公式推算出最小的节间高度的值。

然后利用等比数列通式推算出所有各节间的高度的集合。

如图1、图3所示，本发明所述节间高度的设计是，首先利用等比数列求和公式

其中，S_n等于塔架总高度H，单位mm。

D表示塔架顶端宽度W1与塔架底端宽度W2之差的一半，单位mm。

n＝C，C表示需要设计的总的节间数量。

推算出节间的最小高度a₁的值。

如图3所示，然后利用等比数列通式，

a_n＝a₁q^n-1

计算得到各节间的高度的集合即a₁、a₂、a₃…a_n的值。

本发明采用计算机软件的方法，包括节间数量的设计和节间高度的设计，包括：

步骤A、采用输入模块接收塔架顶端宽度W1、塔架底端宽度W2和塔架总高度H的值；

步骤B、采用计算模块进行计算，得出塔架中位线的长度M的值、塔架顶端宽度W1与塔架底端宽度W2之差的一半D的值和等比数列公比q的值；

步骤C、采用输入模块接收节间对角线与水平面夹角的最大角度和最小角度；

步骤D、采用计算模块进行计算，得出节间数量C的值和各节间的高度的集合即a₁、a₂、a₃…a_n的值；

步骤E、采用显示模块，将各节间的高度的集合和节间数量C的值显示出来。

进一步改进：还包括，

步骤F、计算模块利用计算出的节间数量和高度，得出三维坐标；

步骤G、采用显示模块，利用三维坐标将三维图形显示出来。

在步骤C中，输入模块所接收的节间对角线与水平面夹角的最大角度和最小角度为计算机软件中的设定值，一般不需要每次进行输入；但是根据实际工程的需要，也可以进行输入调整。

在步骤B中，等比数列公比q的值采用如下公式计算，

D表示塔架顶端宽度W1与塔架底端宽度W2之差的一半，单位mm；

H表示塔架总高度，单位为mm。

在步骤D中，节间数量C的值采用如下公式计算，

H表示塔架总高度，单位为mm；

L_max表示节间对角线与水平面夹角α取最大角度时的节间的高度,单位为mm；

L_min表示节间对角线与水平面夹角α取最小角度时的节间的高度，单位为mm；

各节间的高度的集合的值采用如下公式计算，

a_n＝a₁q^n-1

S_n等于塔架总高度H，单位mm；

q为步骤B中计算的等比数列公比，单位mm；

n为本步骤中计算的节间数量C的值。

如图2所示，在计算机软件内部执行设计节间数量的流程为，

步骤A、采用输入模块接收塔架顶端宽度W1、塔架底端宽度W2和塔架总高度H的值。

步骤B、采用计算模块进行计算，得出塔架中位线的长度M的值，所利用的公式为，

L＝M×tanα

其中，塔架中位线的长度单位为mm。

W1表示塔架顶端宽度，单位为mm。

W2表示塔架底端宽度，单位为mm。

α表示节间对角线与水平面夹角的角度。

步骤C、采用输入模块接收节间对角线与水平面夹角的最大角度和最小角度。

步骤D、采用计算模块进行计算，得出节间数量C的值，所利用的公式为，

其中C表示节间数量。

H表示塔架总高度，单位为mm。

L_max表示α取最大角度时的节间的高度,单位为mm。

L_min表示α取最小角度时的节间的高度，单位为mm。

如图3所示，在计算机软件内部执行设计节间高度的流程为，

步骤A、采用输入模块接收塔架顶端宽度W1、塔架底端宽度W2和塔架总高度H的值。

步骤B、采用计算模块进行计算，得出塔架顶端宽度W1与塔架底端宽度W2之差的一半D和等比数列的公比q的值，所利用的公式为，

D表示塔架顶端宽度W1与塔架底端宽度W2之差的一半，单位mm。

步骤C、采用输入模块接收节间数量C的值。

步骤D、采用计算模块进行计算，得出各节间的高度的集合即a₁、a₂、a₃…a_n的值，所利用的公式为，

a_n＝a₁q^n-1

其中，S_n等于塔架总高度H，单位mm。

n＝C，C表示需要设计的总的节间数量。

步骤E、采用显示模块，将各节间的高度的集合和节间数量C的值显示出来。