【摘 要】TEKLA是一個(gè)三維智能鋼結(jié)構(gòu)模擬、詳圖的軟件。用戶可以在一個(gè)虛擬的空間中搭建一個(gè)完整的鋼結(jié)構(gòu)模型，模型中不僅包括結(jié)零部件的幾何尺寸也包括了材料規(guī)格、橫截面、節(jié)點(diǎn)類型、材質(zhì)、用戶批注語(yǔ)等在內(nèi)的所有信息。而且可以用不同的顏色表示各個(gè)零部件，它有用鼠標(biāo)連續(xù)旋轉(zhuǎn)功能，用戶可以從不同方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)的觀看模型中任意零部位。這樣觀看起來(lái)更加直觀，檢查人員很方便的發(fā)現(xiàn)模型中各桿件空間的邏輯關(guān)系有無(wú)錯(cuò)誤。以鄒城國(guó)際會(huì)展中心工程為例，介紹空間屋面定位點(diǎn)在tekla中的運(yùn)用，軸銷節(jié)點(diǎn)的搭建， 桁架快速建模等。

【關(guān)鍵詞】TEKLA，弧形截面，箱形鋼柱，銷軸節(jié)點(diǎn)，桁架，分區(qū)建模， 核算

1、工程概況：

鄒城國(guó)際會(huì)展中心工程，建筑面積5.3萬(wàn)m2，地上兩層，局部四層，屋面波浪狀建筑造型，整體建筑采用現(xiàn)代主流派風(fēng)格，簡(jiǎn)約大氣、唯美實(shí)用，功能齊全，布局合理，被列入“3311”重點(diǎn)工程，成為鄒城市又一新的地標(biāo)性建筑。

該建筑主體結(jié)構(gòu)為空間斜拉索結(jié)構(gòu)，主體建筑高度為21.948m，斜拉塔柱高39米。構(gòu)件形式為鋼管混凝土柱、箱形柱和屋面弧梁，桁架橫向設(shè)置次梁保證主梁平面外穩(wěn)定，下部鋼管柱與大跨度主次桁架通過(guò)銷軸形式連接。

本工程全部深化設(shè)計(jì)均采用tekla進(jìn)行，建模、組裝圖、零件圖、布置圖、清單、排板，下料，相貫線切割數(shù)據(jù)等，三維操作，二維出圖，直觀實(shí)用。

2、空間屋面：

2.1空間屋面定位點(diǎn)在tekla中的運(yùn)用：

屋面有若干不同曲率弧形構(gòu)件構(gòu)成，造型復(fù)雜，其中最大弧形屋面跨度達(dá)90米，圓弧半徑249米，圓弧中間高21.948米。1-3軸和28-30軸的懸挑部分與整體屋面建筑風(fēng)格相互輝映，形成一體化的流線型結(jié)構(gòu)。在Tekla中利用輔助圓定位點(diǎn)，采用空間解析幾何與向量投影定理將空間坐標(biāo)與平面坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使用“曲面弧梁”搭建屋面梁，利用捕捉和定位功能，把起始點(diǎn)及中點(diǎn)控制在相應(yīng)輔助圓的參考點(diǎn)上，而不是采用創(chuàng)建折梁然后變曲的這種方法，是為保證所有縱向方向的各個(gè)曲梁在同一標(biāo)高上，保證屋面整體正確且統(tǒng)一的外觀尺寸。

2.2弧形截面節(jié)點(diǎn)搭建：

弧形梁截面與圓管柱及箱形柱連接節(jié)點(diǎn)難點(diǎn)在于弧形截面坡口及鼠洞的形成，因弧梁的切割線在TEKLA中是沿桿件弧度方向的，是曲線，在節(jié)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)為滿足構(gòu)件的各項(xiàng)細(xì)部尺寸，需要多個(gè)切割線組合完成截面的切割，但TEKLA中當(dāng)有切割線相交重合時(shí)，桿件就會(huì)被切虛，成為紅色虛線框桿件，顯示此截面不存在，重量為零，即完全被切掉，經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐，可用下面方法來(lái)解決此問(wèn)題，首先找到產(chǎn)生構(gòu)件變虛的那一條切割線，選中節(jié)點(diǎn)處的一條切割線，刪除掉，如此時(shí)構(gòu)件不再顯示為紅色虛線框，則表明此條切割線是與其他切割線重合的那條，修改此切割線的尺寸，使其不與其他切割線交叉，構(gòu)件就會(huì)恢復(fù)正常顯示。

3、 弧形H型焊接鋼梁的下料制作：

整個(gè)建筑呈波浪形，給加工制作安裝帶來(lái)了一定的難度，難點(diǎn)是控制弧形H型焊接鋼梁斷開位置及折彎以保證彎弧后線形，圓弧過(guò)渡節(jié)點(diǎn)需平滑過(guò)渡，防止出現(xiàn)折線影響美觀。主要控制以下幾個(gè)方面：

3.1 異形腹板下料：

因各個(gè)圓弧過(guò)渡節(jié)點(diǎn)均不相同，節(jié)點(diǎn)腹板規(guī)格多且數(shù)量大，為滿足下料精度和生產(chǎn)能力要求，采用Tekla模型導(dǎo)出所有種類節(jié)點(diǎn)腹板精確數(shù)據(jù)，再用Autonest專業(yè)套料軟件進(jìn)行統(tǒng)一排料，既保證了節(jié)點(diǎn)腹板的精度，又滿足了生產(chǎn)需要。

3.2 弧形梁下料：

由于各桿件長(zhǎng)度均不相同，將各種長(zhǎng)度、數(shù)量匯總后統(tǒng)一排料，用此方法材料綜合利用率可達(dá)96%以上，可節(jié)約大量材料，降低成本。

3.3 圓弧過(guò)渡節(jié)點(diǎn)下料：

為實(shí)現(xiàn)圓弧過(guò)渡節(jié)點(diǎn)對(duì)接時(shí)的平滑過(guò)渡，制作圓弧過(guò)渡節(jié)點(diǎn)時(shí)將過(guò)渡節(jié)點(diǎn)對(duì)接處延長(zhǎng)60mm，即弧形翼緣板兩端各有60mm直線段，可以保證平滑過(guò)渡，達(dá)到美觀效果。

4、箱型鋼柱加工制作：

箱形截面有外觀美觀、結(jié)構(gòu)牢固、制作快捷等優(yōu)點(diǎn)。但截面尺寸大、單件構(gòu)件重量大、制作要求質(zhì)量級(jí)別高，加工較為困難，其幾何尺寸控制關(guān)鍵是肩梁上頂面、鋼柱頂?shù)街装宓木嚯x及鋼柱截面尺寸的準(zhǔn)確性。焊接質(zhì)量控制關(guān)鍵是鋼柱翼緣板與腹板的焊接、隔板與翼緣板、腹板的焊接。由于隔板的數(shù)量較多，在翼緣板、腹板下料時(shí)要考慮橫向焊接的收縮余量。翼緣板、腹板在下料時(shí)要根據(jù)翼緣板、腹板四條焊縫焊接的方法、坡口的幾何尺寸考慮其縱向焊接收縮余量

5、銷軸節(jié)點(diǎn)：

銷軸節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)復(fù)雜，難度大，是清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)課題，首次在鋼桁架的連接中使用銷軸，本軸銷節(jié)點(diǎn)為我司同同濟(jì)大學(xué)合作，并提供試件，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的各項(xiàng)受力實(shí)驗(yàn)和同比例模型縮放實(shí)驗(yàn)，并在清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)室獲得圓滿成功。

5.1銷軸節(jié)點(diǎn)建模：

銷軸是為連接主次桁架在柱子處的連接形式，采用插板（多耳板）形式，這種結(jié)構(gòu)形式由一根銷軸將一側(cè)耳板與另一側(cè)耳板連接起來(lái)，銷軸與耳板之間可以發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，需要精準(zhǔn)定位，運(yùn)用TEKLA軟件精確搭建各連接板，控制各連接板的定位尺寸，完成主構(gòu)件的切割，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)銷軸復(fù)雜連接形式，避免尺寸錯(cuò)誤。

6、主次桁架梁結(jié)構(gòu)：

6.1桁架快速建模

桁架梁，主要特點(diǎn)是各桿件受力均以單向拉、壓為主，通過(guò)對(duì)上下弦桿和腹桿的合理布置，可適應(yīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的彎矩和剪力分布，由于將受拉與受壓的截面集中布置在上下兩端，增大了內(nèi)力臂，使得以同樣的材料用量，實(shí)現(xiàn)了更大的抗彎強(qiáng)度。在抗剪方面，通過(guò)合理布置腹桿，能夠?qū)⒓袅χ鸩絺鬟f給支座。無(wú)論是抗彎還是抗剪，桁架結(jié)構(gòu)都能夠使材料強(qiáng)度得到充分發(fā)揮。在TEKLA中搭建的過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)快速建模，即整理出桁架相同點(diǎn)，可先賦于特殊零件或構(gòu)件前綴，與其他部分區(qū)別開，例如把此部分零件前綴統(tǒng)一改為H-，這樣就能快速找到桁架及其相關(guān)連的桿件，方便的進(jìn)行修改、復(fù)制或移動(dòng)等操作，達(dá)到快速建模。

6.2桁架統(tǒng)一編號(hào)

靈活運(yùn)用“比較零件”和“比較構(gòu)件”命令，對(duì)于編號(hào)不同但實(shí)際應(yīng)是同一種構(gòu)件的桁架，運(yùn)用構(gòu)件內(nèi)的零件清單來(lái)比較桁架的差別之處，修改模型中的遺漏或不一致的地方，再使用清除編號(hào)及采用與老的編號(hào)比較，使桁架產(chǎn)生的構(gòu)件編號(hào)送到最少，可以減少調(diào)圖量，為后期加工也可代來(lái)方便。

7、斜拉索創(chuàng)建：

斜拉索的設(shè)置，從而減輕主梁自身承擔(dān)的恒載重量和有效提供了主梁的凈空。斜拉索的應(yīng)用，使得外形更加美觀，同時(shí)減小屋面梁截面，使得整個(gè)工程用鋼量減少，從而節(jié)約成本。斜拉索為空間三維結(jié)構(gòu)，在TEKLA中可把三維空間形式，轉(zhuǎn)化到二維狀態(tài)，選用三維拉索，創(chuàng)建零件的默認(rèn)視圖、前面、頂面等適合視圖，把當(dāng)前視圖放置在此視圖，就可以在二維狀態(tài)下創(chuàng)建拉索與柱或梁的連接節(jié)點(diǎn)，但要與三維視圖結(jié)合著進(jìn)行操作。

8、工程量核算：

此工程經(jīng)設(shè)計(jì)院多次優(yōu)化，藍(lán)圖相應(yīng)變更及升版，手工核算很困難，靈活運(yùn)用各種報(bào)表格式，統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)構(gòu)件清單，零件清單，噴漆面積，螺栓清單，就可以核算出準(zhǔn)確工程量，為車間加工，運(yùn)輸，結(jié)算提供了數(shù)據(jù)。

鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化是一個(gè)涵蓋從概念設(shè)計(jì)到詳圖、下料、排板、購(gòu)料、制造、安裝，工程量核算的整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程，是個(gè)要統(tǒng)一的BIM系統(tǒng) 。通過(guò)對(duì)本項(xiàng)目的順利實(shí)施，充分證明了tekla的操作靈活性和功能強(qiáng)大，輕松并且準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)和生成任何尺寸或復(fù)雜的智能建造模型，并允許在深化、加工、運(yùn)輸和安裝各工程工況之間實(shí)現(xiàn)時(shí)實(shí)協(xié)作，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)和信息系統(tǒng)之間的完美銜接。