鋼結構深化設計軟件Tekla Structures應用研究

裴艷

（長治市三強宏業輕鋼彩板有限公司，山西 長治 046000）

0 引言

在科學技術發展迅速的新時代背景下，我國鋼結構建筑工程也在不斷增加，對于鋼結構建筑工程來說，其不僅促進社會經濟發展，同時也帶動了國內鋼結構行業的可持續發展。Tekla Structures軟件是由Tekla公司推出的一項鋼結構詳圖設計軟件，并且該軟件與其他軟件不同，該軟件主要應用在鋼結構建筑中，并且BIM軟件還可以讓用戶自行構建三維建模，有效提高鋼結構設計的合理性，為后期工作打下基礎。

1 Tekla Structures軟件介紹

Tekla Structures軟件是由芬蘭的Tekla公司開發的一個鋼結構3D體系。該軟件主要應用在鋼結構建筑設計中，并且還可以讓用戶自行在虛擬空間中構建鋼結構模型，然后再通過該軟件的三維建模完成最后的詳圖設計，如整體布置圖以及工程清單等；進而對生成后的鋼結構詳圖進行制作；對于一些原設計圖紙中的錯誤，還可以及時進行糾正；可以優化原設計圖紙；還可以有效降低工作量，比如二次計算等。

2 鋼結構深化設計軟件Tekla Structure引進國內的背景

近幾年，隨著我國科技不斷得到擴展，國內的鋼結構建筑行業也在不斷呈上升發展趨勢，而鋼結構產業又是國際性生產工廠，承擔著我國絕大部分的海外生產量，對于這種強大的市場影響力，在我國鋼鐵制造行業中占有主要地位[1]。但在實際鋼鐵生產過程中，最主要的工作就是鋼結構的基本設計圖，它在整個實施過程中起到關鍵作用。對于建筑施工詳圖的工序，鋼結構影響著整個建筑構建的制造，還影響著整個安裝階段的施工進度。鋼結構設計從業單位和工程人員，也對鋼結構設計編制了很多有關軟件，就是為了更好地提升CAD軟件的制作效率，例如，在上海同濟土木工程學院開發了鋼結構CAD軟件3D3S，中國建筑研究院也隨之開發了PKPM設計軟件STS等。對于這種設計軟件來說，在一定程度上可以有效提升鋼結構的工作效率，但在實際生產過程中，對于鋼結構詳圖設計還存在很大的差異，所以，就需要不斷加強施工人員的專業技能，同時還需要加強中小型企業的構件設計工作。

3 鋼結構深化設計軟件Tekla Structure在國內的應用現狀

在2000年時，Tekla Structure軟件就已經被引入中國，后又隨著我國社會經濟的發展，該軟件的版權公司也在不斷進行系統強化，并且還憑借該軟件自身的功能，在我國各大鋼鐵行業建筑中得到廣泛應用，特別是一些海外訂單需求量很大。在2008年的時候，國內就已經有140多家公司，有將近350套正版軟件都得到應用，而一些非正版的軟件需求量更大[2]。在該軟件被正式引入國內后，該軟件就被國內版權公司不斷進行系統升級，并且還要求內部人員進行試用，現階段，已經有很多技術人員熟練掌握該軟件的使用。該軟件還先后應用于一些中大型建筑企業中，比如，北京中央電視臺、廣東亞運體育場以及武漢音樂廳等。而對于這些大型建筑工程來說，共同點就在于內部結構復雜，并且施工過程也比較煩瑣，同時非標準機構也存在很多問題等。

4 鋼結構深化設計軟件Tekla Structure主要功能

4.1 在模型中可以賦予各零件不同的等級和顏色

Tekla Structure軟件在鋼結構建模過程中，還可以對一些不同的構建進行設置，同時還需要根據不同等級和顏色來進行設置，但對于名稱一樣的構件，就需要選擇相同等級和顏色來進行設置，最后再根據鋼結構詳圖進行繪制，進而省略掉一些無用的零件[3]。

4.2 模型的視圖和模型旋轉

Tekla Structure軟件可以通過對各種視圖進行調節：①在同深度的基準線中，需要繪制出各軸線和高程的構件視圖，這樣可以讓用戶快速實現設計建模；②該軟件還具有自動旋轉功能，用戶可以通過該軟件來對鋼結構進行不同角度的觀察。

4.3 Tekla Structure軟件含有強大的智能節點庫

對于Tekla Structure軟件的內部結構，內部結構共有600多個節點，并且在創建過程中，這些節點使用起來也非常方便。因此，在創建中，只需要點取一些節點，就可以在節點中填寫參數，進而根據參數選擇主部件，并且還可以在該軟件內查詢節點形式，方便后期對節點圖紙進行修改，進而為后期工作奠定基礎。

4.4 Tekla Structure軟件可實現自動出圖

在Tekla Structure軟件中搭建模型的目的，是為了方便以本模型為基礎，進而快速構建出鋼結構設計詳圖，同時還可以構建三維模型以及高程布置圖等，除此之外，還可以在完成好的設計圖中進行剖視。對于圖紙的大小和比例、標注內容等都可以通過相對應的軟件，在設計圖紙上反映出來。

4.5 Tekla Structure軟件可自動生成各種報表

在鋼結構施工中，不僅需要用到大量板材，同時還需要在設計圖紙材料表、吊裝重量中，分別依次進行竣工結算，在對每個工程工序進行施工中，都需要對工作設置報表。在此過程中，通過Tekla Structure軟件可以實現人機交互，并且還可以在內部構件材料中，自動生成模型，進而有效提升計算效率。

4.6 Tekla Structure軟件支持團隊共同完成同一工程

Tekla Structure軟件還支持多人使用模式，對計算機服務器的服務中，還需要設計人員有過硬的專業技能，從而有效提升鋼結構圖紙繪制的工作效率。

4.7 Tekla Structure軟件支持二次開發

Tekla Structure軟件在鋼結構設計中雖然需要很多節點，但對于大型企業來說，很多復雜結構節點，都是需要用戶自己來進行內部設計，在此基礎上，用戶還可以自己對節點進行二次開發或修改，比如，在CCTV大樓外框架中就有很多蝶形節點，并且這些節點中的放樣原則很多，但由于大樓外框架的放樣工作環節過于復雜，不僅工作效率提不上去，技術人員在放樣過程中也非常容易出錯，對于這種問題，該工程的設計人員，就可以利用Xsteel軟件節點進行開發，讓蝶形節點優化成智能節點。因此，智能節點不僅可以快速搭建蝶形節點，還可以有效提升工作效率。

5 鋼結構深化設計軟件Tekla Structure的不足和解決辦法

5.1 Tekla Structure軟件對計算機的配置要求較高

當下，Tekla Structure軟件數據庫和核心計算程序的儲存容量非常大，并且在設計過程中，對計算機硬件的要求也很高，不僅需要大的內存，還需要較高的顯卡等，不然在運行過程中，就很容易出現計算機死機等情況，大大降低工作效率。所以，對于這種情況，使用單位就需要最大限度地配置較高性能的計算機設備，并且在一些大型設計環節中，可以結合多人來進行完成，把大型模型合理分為幾個小部分，最后再把創建好的模型導入同一計算機，并且還需要進行檢查，查看構件圖和零件圖是否完好。

5.2 Tekla Structure軟件對詳圖設計工程技術人員的業務能力和熟練程度要求較高

Tekla Structure軟件是整個鋼結構詳圖中必不可少的輔助軟件，并且該軟件還可以隨時進行人機交互，因此，還需要對該軟件的操作順序熟練掌握，在實際工作運行過程中，如果對個別操作指令不熟悉，這都是會直接影響到鋼結構模型構建的操作[4]。在此基礎上，還需要該軟件的技術人員要有較強的專業技能，并且還需要熟練掌握該軟件的操作，同時還要深刻理解模型設計理念，只有這樣才可以更好的提升生成圖紙效率。除此之外，還需要不斷加強該軟件技術人員的培訓時間，讓技術人員熟練掌握鋼結構專業的理論知識，這樣才可以更好地進行人機交互，從而全面提升工作效率。

6 鋼結構深化設計軟件Tekla Structures的應用實踐

中央電視臺B辦公樓位于北京朝陽區，總建設時間為7年，在2012年上半年的時候就已經建設完成，共用鋼14萬t。在建設整個辦公樓過程中，是需要提前對鋼結構模型進行搭建，在構建過程中，還包含兩座傾斜塔樓和懸臂結構，一樓的總高為237m，二樓總高為194m，懸臂結構從地面開始總高為163m，對于這種設計來說，可以給人帶來一種視覺上的沖擊。Tekla Structure軟件的具體應用如下。

（1）三維建模。在對B辦公樓進行建設中，由于其的內部結構設計非常有特色，并且在主樓結構中還包含上千個菱形結構，但在實際建造過程中，對于構件生產的工作要求是非常嚴格的。除此之外，B辦公樓還采用了三維建模和BIM技術，一是為了讓整個辦公樓的變得美觀，并且還可以把信息和參與方進行共享，二是通過該軟件的三維技術在建造中發現問題，并有針對性地進行系統優化。

（2）節點深化。B辦公樓的內部結構設計是整個建筑項目的重點，也是有效保障內部結構穩定的關鍵[5]。因此，在內部結構設計中，就需要合理運用Tekla Structures軟件，對一些結構復雜的設計進行二次深化，并且還可以通過調整參數和自動生成菱形節點，來對內部結構進行三維搭建，同時還可以通過高強度校核等功能，對節點設計方案進行深化，最后看結構設計質量是否符合要求。

（3）自動生成圖紙。對于B辦公樓來說，內部結構非常復雜，并且在建設過程中，鋼用量也很大，但大多都采用在非標準結構中，因此，在建設中光憑借圖紙構件進行操作是完全不行的，這樣不僅會加大操作人員的工作量，還會延長施工時間。因此，在B辦公樓施工中，就需要結合Tekla Structure軟件自動生成圖紙功能，來對工程內部構件進行繪制，而在設計方案時，還需要參與方及時提供圖紙，進而有效提升工作效率。

（4）摘料和套料。在施工過程中，對于摘料和套料這都是施工前需要準備的工作，并且對整個施工質量起著關鍵作用。在B辦公樓構件中，由于內部構件較多，并且結構也都很復雜，在施工中采用傳統的摘料方法，并不能很好的采取構件尺寸，所以，就需要多借助Tekla Structures軟件，對內部結構進行深化，進而對B辦公樓內部構件進行讀取，方便后期和供應商進行構件工作對接，有效提升建造工程效率。在此基礎上，運用該軟件還可以合理對套料進行排版，有效減少資源浪費。

7 鋼結構深化設計軟件Tekla Structure在工程應用中的展望

Tekla Structure軟件之所以在國內發展迅速，主要的原因有3點：①雖然鋼結構行業在一定程度上發展很快，但專業過硬的人才卻不多，這就導致行業對計算機軟件的需求過大，因此，很多企業都會從Tekla Structure軟件進行入手，這是一個必須要選擇的軟件。②國內對鋼結構生產質量要求不高，所以計算機軟件就能滿足鋼結構行業的發展需求。③在很多海外訂單中，由于設計圖紙的樣式和大小過于單一，并且節點還需要參考國內的節點標準，這樣就使得該軟件的應用非常廣泛，在短時間內得到突飛猛進的發展。目前階段下，使用該軟件的技術人員，業務能力和專業上都不強，所以，國內還需要不斷加強技術人員的專業能力，要熟練掌握該軟件的基本專業理論，進而提升技術人員的綜合素養。

8 結語

綜上所述，隨著我國社會經濟的不斷發展，Tekla Structures軟件在國內建筑工程行業中也得到廣泛應用，并且在鋼結構設計中起著關鍵作用，該軟件不僅可以構建三維模型，同時還可以自動生成圖紙和報表等，有效提升工作效率，并且還延長建筑工程的使用壽命。在此基礎上，我國還需要不斷培養技術人員的專業技能，要讓技術人員熟練掌握該軟件的硬件配置和基本操作，有效發揮出該軟件的真正作用。