鋼結構深化設計軟件Tekla Structures 應用研究

南寧職業技術學院 廣西 南寧 530008

引言

建設宜居城市精神的指引下，國內鋼結構建筑工程項目逐漸增多，一方面帶動了國內鋼結構生產加工企業的發展，同樣也為工程鋼結構設計提出了新的挑戰。Tekla Structures是由Tekla公司推出的一款BIM軟件，與其他BIM軟件不同，該軟件主要應用于鋼結構設計領域，用戶不僅可以實現對鋼結構及其混凝土構件的三維建模，還能自定義參數定制構件庫，實現多參與方協同設計，提高設計可靠性和合理性，避免后期施工碰撞。

1 鋼結構深化設計軟件Tekla Structures的主要功能

1.1 三維建模

通過確定基準面、基準線，參數設計和拉伸、放樣等操作后，可得到鋼結構構件三維模型圖，用戶通過旋轉和顯示軸線等功能可以從不同角度查看模型結構[1]。

1.2 二次開發

軟件中包含超過600個常用節點參數可以直接用于鋼結構設計，同時還可以依據工程實際新建異形構件節點，也可以直接修改原有節點參數設計，并保存至樣板即可。

1.3 自動出圖和生成報表

軟件可以依據三維模型參數信息自動生成整體布置圖、構件圖，既可以避免人工繪制圖紙的誤差，又能減少工作量[2]。針對布置圖和構件圖可進行尺寸、誤差標注，為供應廠商生產加工提供可靠依據。此外還可以自動生成構件清單報表、螺栓清單報表，以及自定義編輯報表模板，生成用戶所需的報表。

1.4 碰撞檢查

用戶初次建模不可避免地會因數據不精確出現構件拼接不完整，拼接矛盾等現象，軟件可以通過軟、硬碰撞標準參數設計對模型進行碰撞校核檢查，并及時進行調整，以免將碰撞問題留到施工階段，影響整體施工進度[3]。除此之外，Tekla Structures軟件還支持多種文件格式導入和輸出，既可以將其他BIM軟件的三維模型導入Tekla Structures軟件中，也可以讀取軟件中模型參數信息，輸出至數控加工等設備中。

2 鋼結構深化設計中軟件Tekla Structures的應用實踐

2.1 在某辦公樓工程鋼結構設計中的應用

B辦公樓位于北京市朝陽區，歷經七年于2012年上半年建設完工，用鋼總量超14萬噸。工程整體采用鋼結構搭建，包括兩座傾斜塔樓（分別為52層和44層、雙向內傾斜度均為6°）和懸臂連體結構，其中1#樓標高237米，2#樓標高194米，懸臂連體結構位于地面上方163米，前端無支撐伸出超過70米長的懸臂，給人以強烈的視覺震撼[4]。該工程鋼結構設計中軟件Tekla Structures的應用如下：

（1）整體三維建模。B辦公樓整體結構新穎獨特，主樓結構包含上千個不規則菱形鋼結構框架，而且懸臂連體部分借鑒了橋梁建造技術，節點布設復雜，對構件生產加工精度要求較高。為此，B辦公樓采用整體三維建模的方式構建工程BIM模型，一方面可以將鋼結構有關構件加工精度和拼裝工藝等信息實時通知給各參與方，另一方面可以通過Tekla Structures中的三維工具操作及時發現設計中存在的問題，并進行優化。

（2）節點深化。B辦公樓鋼結構外框架節點設計是項目開發的重中之重，是保證建筑主體鋼結構穩定和具有足夠承載力的關鍵環節。利用Tekla Structures軟件可以專門對這部分復雜的節點進行二次開發和深化設計，通過調整參數和自動匹配功能智能化、自動化形成菱形節點搭建方案，還可以通過強度校核和調入模型等功能，確定優化后的節點設計方案是否滿足工程設計質量要求。

（3）自動生成圖紙。B辦公樓主體結構復雜，鋼用量大，且多為非標準構件，如果光憑構件生產廠商繪制構件圖紙，不僅工作量大，短時間難以完成，而且還易出錯。本次工程中利用軟件自動出圖功能進行工程構件圖紙的繪制，鋼結構設計共出圖超4萬張，在設計方案變更時也能迅速為各參與方提供實時、準確的圖紙。

（4）摘料及套料。摘料和套料是工程前期的重要準備工作，可以直接影響到整個工程質量。B辦公樓異形構件較多，采用傳統的摘料方法難以準確提取構件的實際尺寸，而借助Tekla Structures軟件可以在深化設計階段直接讀取構件更新后的參數數據，以供采購和供應廠商準備構件。而且軟件中的排版套料功能可以合理地將構件排列在板材上，盡可能地減少板材的浪費，降低工程材料成本[5]。

3 結束語

Tekla Structures軟件在我國建筑工程鋼結構設計中占有重要地位，不僅可以建立構件三維模型、深化設計節點、自動生出圖紙、報表，還有利于實現鋼結構全壽命周期信息化管理，對提高建筑質量和加快工程進度都具有一定的積極作用。為此，國內建筑單位應加強對Tekla Structures軟件設計工程技術人員的培訓和完善計算機軟硬件配置，以便更好地發揮軟件在鋼結構設計上的優勢。