鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)軟件Tekla Structures 應(yīng)用研究

南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西 南寧 530008

引言

建設(shè)宜居城市精神的指引下，國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)建筑工程項(xiàng)目逐漸增多，一方面帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)加工企業(yè)的發(fā)展，同樣也為工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。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(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，用戶不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)及其混凝土構(gòu)件的三維建模，還能自定義參數(shù)定制構(gòu)件庫(kù)，實(shí)現(xiàn)多參與方協(xié)同設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)可靠性和合理性，避免后期施工碰撞。

1 鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)軟件Tekla Structures的主要功能

1.1 三維建模

通過確定基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)線，參數(shù)設(shè)計(jì)和拉伸、放樣等操作后，可得到鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件三維模型圖，用戶通過旋轉(zhuǎn)和顯示軸線等功能可以從不同角度查看模型結(jié)構(gòu)[1]。

1.2 二次開發(fā)

軟件中包含超過600個(gè)常用節(jié)點(diǎn)參數(shù)可以直接用于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)還可以依據(jù)工程實(shí)際新建異形構(gòu)件節(jié)點(diǎn)，也可以直接修改原有節(jié)點(diǎn)參數(shù)設(shè)計(jì)，并保存至樣板即可。

1.3 自動(dòng)出圖和生成報(bào)表

軟件可以依據(jù)三維模型參數(shù)信息自動(dòng)生成整體布置圖、構(gòu)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(duì)布置圖和構(gòu)件圖可進(jìn)行尺寸、誤差標(biāo)注，為供應(yīng)廠商生產(chǎn)加工提供可靠依據(jù)。此外還可以自動(dòng)生成構(gòu)件清單報(bào)表、螺栓清單報(bào)表，以及自定義編輯報(bào)表模板，生成用戶所需的報(bào)表。

1.4 碰撞檢查

用戶初次建模不可避免地會(huì)因數(shù)據(jù)不精確出現(xiàn)構(gòu)件拼接不完整，拼接矛盾等現(xiàn)象，軟件可以通過軟、硬碰撞標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)模型進(jìn)行碰撞校核檢查，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以免將碰撞問題留到施工階段，影響整體施工進(jìn)度[3]。除此之外，Tekla Structures軟件還支持多種文件格式導(dǎo)入和輸出，既可以將其他BIM軟件的三維模型導(dǎo)入Tekla Structures軟件中，也可以讀取軟件中模型參數(shù)信息，輸出至數(shù)控加工等設(shè)備中。

2 鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)中軟件Tekla Structures的應(yīng)用實(shí)踐

2.1 在某辦公樓工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

B辦公樓位于北京市朝陽區(qū)，歷經(jīng)七年于2012年上半年建設(shè)完工，用鋼總量超14萬噸。工程整體采用鋼結(jié)構(gòu)搭建，包括兩座傾斜塔樓（分別為52層和44層、雙向內(nèi)傾斜度均為6°）和懸臂連體結(jié)構(gòu)，其中1#樓標(biāo)高237米，2#樓標(biāo)高194米，懸臂連體結(jié)構(gòu)位于地面上方163米，前端無支撐伸出超過70米長(zhǎng)的懸臂，給人以強(qiáng)烈的視覺震撼[4]。該工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中軟件Tekla Structures的應(yīng)用如下：

（1）整體三維建模。B辦公樓整體結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特，主樓結(jié)構(gòu)包含上千個(gè)不規(guī)則菱形鋼結(jié)構(gòu)框架，而且懸臂連體部分借鑒了橋梁建造技術(shù)，節(jié)點(diǎn)布設(shè)復(fù)雜，對(duì)構(gòu)件生產(chǎn)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(gòu)建工程BIM模型，一方面可以將鋼結(jié)構(gòu)有關(guān)構(gòu)件加工精度和拼裝工藝等信息實(shí)時(shí)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(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題，并進(jìn)行優(yōu)化。

（2）節(jié)點(diǎn)深化。B辦公樓鋼結(jié)構(gòu)外框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是項(xiàng)目開發(fā)的重中之重，是保證建筑主體鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和具有足夠承載力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。利用Tekla Structures軟件可以專門對(duì)這部分復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行二次開發(fā)和深化設(shè)計(jì)，通過調(diào)整參數(shù)和自動(dòng)匹配功能智能化、自動(dòng)化形成菱形節(jié)點(diǎn)搭建方案，還可以通過強(qiáng)度校核和調(diào)入模型等功能，確定優(yōu)化后的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案是否滿足工程設(shè)計(jì)質(zhì)量要求。

（3）自動(dòng)生成圖紙。B辦公樓主體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鋼用量大，且多為非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，如果光憑構(gòu)件生產(chǎn)廠商繪制構(gòu)件圖紙，不僅工作量大，短時(shí)間難以完成，而且還易出錯(cuò)。本次工程中利用軟件自動(dòng)出圖功能進(jìn)行工程構(gòu)件圖紙的繪制，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)共出圖超4萬張，在設(shè)計(jì)方案變更時(shí)也能迅速為各參與方提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的圖紙。

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

3 結(jié)束語

Tekla Structures軟件在我國(guó)建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占有重要地位，不僅可以建立構(gòu)件三維模型、深化設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)、自動(dòng)生出圖紙、報(bào)表，還有利于實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)全壽命周期信息化管理，對(duì)提高建筑質(zhì)量和加快工程進(jìn)度都具有一定的積極作用。為此，國(guó)內(nèi)建筑單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)Tekla Structures軟件設(shè)計(jì)工程技術(shù)人員的培訓(xùn)和完善計(jì)算機(jī)軟硬件配置，以便更好地發(fā)揮軟件在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢(shì)。