EXCEL在天圆地方制作中的应用.doc

工程建筑论文-EXCEL在天圆地方制作中的应用
摘要: 本文介绍了如何利用Excel电子表格自动计算不同规格的天圆地方的放样参数。同时着重讲述了从公式推导到Excel内部函数的编写以及电子表格的具体制作与应用整个过程。
关键词: Excel 表格天圆地方参数
 
在天圆地方的制作放样过程中大部分是重复的投影与计算,既费时又费力。同时随着计算机的广泛普及和使用者水平的不断提高,人们开始用计算机来代替人工解决一些实际问题。笔者运用Excel电子表格对不同规格天圆地方的放样参数(画展开图时所需的连线长)进行精确计算,从而大大提高了施工速度,增强了企业的创新能力。

天圆地方又名方圆变径管,被广泛应用于圆断面与矩形断面的风管与设备间的连接。如圆通风管与风机出口,空调机组与风机进口等场合的连接。其放样过程简要如下:
(1)先将上圆均分为若干等分,并将上圆各等分点与矩形角点依次相连,即将其分成若干个小三角形(如图1)。
(2)利用直角三角形定理先求出其在投影面上的长,再利用该值与天圆地方的高求出各连线空间实长。并同时求出圆上任意两个相邻点间的弧长。
(3)用(2)中求得的空间实长与圆上任意两个相邻点间的弧长作展开图(如图2)。

由上述步骤可知传统放样过程的确较为繁琐,当天圆地方为偏心或制作精度要求较高的情形时则更为繁琐。因此,寻找其快捷方式具有一定的现实意义。
2. 计算公式的推导
本文以两个方向偏心的天圆地方为例进行推导,以求出天圆地方放样参数的通用公式。假设现需制作一天圆地方,其上圆半径为r,矩形长为a 宽为b,其上下端面在长边方向上的偏心矩为e1,在短边方向上的偏心矩e2,天圆地方的高为h,同时结合实际将上圆等分数定为n(n一般为4的倍数,图中取为12)。
建立三维坐标
本文通过建立三维坐标将原来所需的两次计算减为经一次计算即可得出结果。先以X轴平行于矩形长边,Y轴平等于矩形短边,Z轴过圆心并平行于天圆地方的高,建立三维直角坐标系。同时根据实际情况将圆周进行n等分,并将各等分点与矩形角点相连(如图1)。则各相关点的坐标分别为:
A(,,0);B(,,0);C(,,0);D(,,0);E(,0,0); Fi(rcosiθ,rsiniθ,h)其中i=0,1,…n;θ=2π/n。
如图所示A、B、C、D为矩形角点,E为AD与X轴的交点,F为圆上等分点。
公式推导:
结合上述各点坐标再利用空间两点间的距离公式可求出各连线在空间实长:
AFi= 其中i=0,1,…,n/4;
BFi= 其中i=n/4,n/4+1,…,n/2;
CFi= 其中i=n/2,n/2+1,…,n/4;
DFi= 其中i=3n/4,3n/4+1,…,n;
EF0= ;
FiFi+1= 其中i=0, 1,…,n-1。
计算公式优化:
由于圆的等分量n为可变量故要在Excel中逐行编辑公式显然行不通,而对矩形角点A、B、C、D分区域编辑又因其区域分界点不甚明显,且若所编辑的内容过于繁琐既影响运算速度又易出错。故有必要对公式进行优化,以利于对其进行编辑。
表1:j与K1、K2、i关系表:
j
K1
K2
i
1~n/4+1
1
1
0~n/4
n/4+2~n/2+2
-