間冷系統冷卻三角結構模型自動化設計

關鍵詞：結構設計;模型生成;RobotStructuralAnalysis;C#;間接空冷系統;冷卻三角中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）13-0042-04

Abstract：Inthecalculationofthecolingtrianglestructureoftheintercolingsystem，inorder tosimplifythecumbersome modelingworkintheearlystage，anapplicationprogramisdevelopedusingC#language.Aftertheuserfilsinrelevant parameters，atextfileisgeneratedandimportedintotheRobotStructuralAnalysisstructuralcalculationsoftware.Astructural calculation modelcanbegenerated.Thismethodprovidesanewfastmodelingmethodformodelingcolingtriangularstructures.

Keywords： structural design;modelgeneration;RobotStructureAnalysis;C#;indirectaircoolingsystem;coolingtriangle

在間冷冷卻三角的結構設計中，通常需要根據三角的斷面形式和多層高度進行建立結構模型，再添加各種荷載進行結構計算。但在不同的項目中，三角的形式又存在差異，這就需要結構人員重新建立模型或修改已有模型的所有相關數據，比較復雜繁瑣。本文介紹一種用C#程序快速生成模型文件，直接導入到RobotStructuralAnalysis結構計算軟件中，從而完成建模工作。

1設計準備

1.1 確定設計參數

根據工藝三角布置方案，確定三角角度、層高度，管束長、寬外形，三角異形柱截面壁厚、折邊長度、裝配預留間隙等，并根據項目信息確定風、雪、地震等荷載數據。這些設計參數通過程序界面由用戶輸入。

1.2 功能實現思路

RobotStructuralAnalysis結構計算軟件有個功能是可以導入后綴str的文本文件生成模型，文本內容包含結構模型點的編號、坐標及點上荷載；桿單元的起點、終點、編號及其荷載；支座點編號及釋放；荷載工況、編號、分類；桿件檢驗控制參數等。

按照文件寫人規則并結合本工程特點，只需計算求得模型點、桿件、荷載等信息即可用C#程序編寫文

件。流程如下。

根據三角的角度和管束外形和異形柱的參數，確定三角斷面圖形，計算出每個點的 X Y 平面坐標。

根據三角層高對斷面圖中每個點坐標進行 Z 值擴充，生成三角框架所有三維點集合。

根據三角框架橫梁、斜撐的布置形式，結合起點坐標終點坐標建立桿件單元集合。

根據用戶輸入參數值對點、桿件單元進行荷載計算[3]。根據需求可以添加檢驗參數，如計算長度、撓度限值[4]。

將數據輸出到文本，導入到計算軟件，生成結構模型。

2 設計具體實現

三角的斷面形式如圖1所示，主要由2片管束，3個異形柱，百葉窗，管束內、外梁，百葉窗梁。三角的立面如圖2所示，在三角的3個立面上都有X斜撐。經過簡化后的結構計算模型如圖3所示。圖3中數字表示為計算節點號。節點之間的連線表示計算桿件。如節點1至6對應圖1外梁，節點2至7對應圖1內梁，節點8至12對應圖1百葉窗梁，節點0至1、0至2為剛性桿。三角頂部、底部異形柱外形如圖4所示。圖4中數字表示桿件截面外形的角點。

設定頂部異形柱角點0為原點（0，0，0），根據三角角度求得的 ，管板寬度 b ，折邊長度 ，柱壁厚 ，運用三角函數求得柱截面外形10個角點坐標。

Point P 0 = new Point（O，0，0）;

Point ?P l= new Point（b*Math.Cos（a）， Math.Sin （a），0）;

Point P2 = newPoint（P1.X-c*Math.Sin（a），P1.Y+ c*Math.Cos（a），0）;

Point P3=new Point（P2.X-t*Math.Cos（a），P2.Yt*Math.Sin（a），0）;

Point P4=new Point（P3.X+（c-t）*Math.Sin（a），P3. Y-（c-t）*Math.Cos（a），0）;

PointP5=new Point（O，t/Math.Cos（a），O）; Point P6=new Point（P4.X*-1，P4.Y，O）; Point P7=new Point（P3.X*-1，P3.Y，0）; Point P8 = new Point P9=new

根據形心公式計算形心坐標

同樣方式求得底部左右異形柱的坐標及形心。繼續再求出管束內外梁的坐標、百葉窗梁的坐標，最后得到圖3結構簡圖中13個特征點坐標，其中點0為頂柱形心，點5為底部左柱形心，點9為底部右柱形心。為了后續方便查找點的信息，在此定義一個二維數組存儲13個點坐標：Listgt;allpointlist=new Listgt;（13）每個點可以用allpointlist[a][b]表示， a 取值0＼～12對應平面上0＼～12個點，b取值 Δ0 ～ row，對應三角桁架的相應層數，如allpointlist[3][3]就表示第4層的序號4的點。根據用戶填入的三角高度數據對數組進行擴充，得到整個三角框架的所有點坐標集合，代碼如下。

introw=dataGridView1.RowCount-1;#三角層數 if（rowgt;1）{ 6 （204號 for（int n=O;n dataGridView1.Rows[n].Cells[1]. Value;

Double z=allpointlist[i][allpointlist[i].Count-1].Z; Point pp1=new Point; pp1.X=allpointlist[i][allpointlist[i].Count-1].X; pp1.Y=allpointlist[i][allpointlist[i].Count-1].Y; pp1.Z allpointlist[i][allpointlist[].Count - 1 ] . Z +

heightn; allpointlist[i].Add（pp ）;}} #開始寫人文件 StreamWriter pf=new StreamWriter（ textfilename，

1，System.Text.Encoding.Default ）; pf.WriteLine（\"ROBOT97\" ）; pf.WriteLine（ \"FRAMESPATIAL\" ）; pf.WriteLine（\"NUMBERINGDISCONTINUOUS\"）; pf.WriteLine（ \"UNITS\"）; pf.WriteLine（ \"LENGTH=m\"）; pf.WriteLine（\"FORCES=kN\"）; pf.WriteLine（\"UNITSEND\"）; pf.WriteLine（\"NODES\"）; pf.WriteLine（ \"COORDCART\" ）; #寫入點坐標，循環點集合，并給出節點編號，由

于底層和頂層沒有橫梁及斜撐點，通過if判斷，對滿

足條件的點進行輸出 for （int i=0;ilt;13;i++）{ for （int j=0 . j lt; allpointlist[i]）.Count; 八 node ： text node.ToString+\"\"+allpointlist[i][j].X.

ToString（\"f3\"）+\"\"+allpointlist[i]i].YToString（\"f\"） + （20

\" \"+llpointlist[i]]Z.TStrng（\"f3\"）; if（條件為真）{ pf.WriteLine（text）;}） #寫桿件列表時，為了方便后面調用，可以定義類

robotmember，屬性有桿件對象的編號、起點坐標、終點

坐標。如下 public class robotmember# 定義桿件類{ private Point _StartPoint;#桿件起點屬性 private Point _EndPoint：#桿件終點屬性 public robotmember{}#桿件定義方法 public robotmember（int membernum，Point start

point，Point endpoint ）{ this.member=membernum;# 桿件的輸出編號 this.StartPoint=startpoint; this.EndPoint=endpoit;}} pf.WriteLine（\"ELEMENTS\"）;#開始寫人桿件 int elementnum 定義桿件編號變量 for （int k= 0 ；k #桿件編號 （20 midcol.Add（new robotmember（elementnum，all

pointlist[O]lk]，allpointlist [ 0 ] [ k+1 ] ））;#存儲頂柱桿件到

midcol中 text τ= elementnum.ToString + \"\" + （ ?k+1 ） .ToString

（20 pf.WriteLine（text）;#輸出頂柱的編號 + 起點節點

號 + 終點節點號） 同樣方式輸出底柱，橫桿、斜撐等。 #寫入桿件端部釋放 pf.WriteLine（\"RELEASES\"）; pf.WriteLine（\"ELE\" + \"\" +midcol [0].member.

ToString \"\" RY RZ\"）;#頂柱底部桿件起點

My . M z 釋放 pf.WriteLine（\"ELE\" + \" \" + midcol[midcol.Count

1].member.ToString + \"\" + \" END UX RZ\"）;#頂柱頂

部桿件終點軸向位移、 . M z 釋放 #寫入支座 pf.WriteLine（ \"SUPPORTS\"）; pf.WriteLine

+”1 ）.ToString）;#三角柱底節點設

為固定支座 pf.WriteLine（（row + 1 ）.ToString）;# 三角頂部中

柱柱頂節點設為固定支座 #寫入屬性，材質，截面，gamma 角度 pf.WriteLine（\"PROPERTIES\"）; pf.WriteLine（\"＼\"Q345＼\"）; pf.WriteLine（midcol[0].member.ToString + \"TO\" +

midcol [midcol.Count - 1].member.ToString + \"CSHS

）;#輸出頂柱的截面CSHS 8 0 x8 0 x5 ，材質為

Q345，gamma 角度為0 #寫入荷載 pf.WriteLine（ \"LOADS\"）; pf.WriteLine（\"CASE 1 DEAD LOAD\"）：# 定義工

況1為恒載 pf.WriteLine（\"SELFWEIGHT \"）;# 自動加人桿件

的自重，默認系數1，在導入后可以修改系數

pf.WriteLine（\"PZ MINUS\"）;#方向為-Zpf.WriteLine（\"NODES\"）;#輸出節點荷載pf.WriteLine（\"2\"+\" \"+\"FZ=-\"+ bundleweight.ToString;#在節點2增加管束自重荷載，方向為-Zpf.WriteLine（\"ELEMENTS\"）;#輸出桿件均布荷載pf.WriteLine （leftcol [i].member.ToString rightcol[i].member.ToString + \" PZ- \" + windowweight.ToString;#輸出底部左柱和右柱上的百葉窗自重pf.WriteLine（\"CASE3WindCLOSE\"）;#定義工況3為風載（百葉窗關閉狀態）pf.WriteLine（\"ELEMENTS\"）;#輸出桿件均布荷載風荷載計算公式] ，式中： 為風荷載標準值， 為 z 高度處的風振系數 為風荷載體型系數； 為風壓高度變化系數； 為基本風壓值，

入文件，點擊分析，即可生成已經添加基本工況的三角框架模型。程序部分界面及導人后模型如圖5所示。

3結束語

本文提出的模型生成方法，為結構建模工作提供了一種新的解決方案，同時，該程序簡單便捷的操作，能夠顯著提高結構設計工作的效率，并且減少在軟件中手工建模的失誤。另外，由于程序采用的是參數化理念，一方面它具有廣泛的適用性，在不同的項目中只需要調整參數即可。另一方面，工程師通過對不同項目的參數進行比較，可以清晰了解到項目的結構特征，為后續計算工作可以提供一定的指導。

在此方法的基礎上，利用C#程序的可擴展性，還可增加其他模塊的建模工作或增加后續的計算輔助功能，將會對結構工程師的工作提供更大幫助。

參考文獻：

[1]DanielSolis.C#圖解教程[M].5版.竇衍森，姚琪琳，譯.北京：人民郵電出版社，2019.

[2]馬淑欣.百萬機組冷卻三角支撐結構受力性能優化及分析[J]建筑技術開發，2017，44（23）：26-27.

[3]建筑結構荷載規范：GB50009—2012[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

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[5]工業循環水冷卻設計規范：GB/T 50102—2014[S].北京：中國計劃出版社，2014.

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