文/ 張金鎖、趙艷青、祝玉斌 中國(guó)核電工程有限公司鄭州分公司 河南鄭州 450000

模塊化技術(shù)是第三代核電站的重要標(biāo)志之一，在核電工程中模塊一般分為機(jī)械模塊和結(jié)構(gòu)模塊，機(jī)械模塊是由設(shè)備、 管道、支吊架、框架鋼結(jié)構(gòu)等組成的緊密集約化的有機(jī)整體，其設(shè)計(jì)具有設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、參與設(shè)計(jì)專業(yè)多的特點(diǎn)。若鋼結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)僅停留在二維設(shè)計(jì)階段，出圖工作量大且存在以下問題：1）出圖速度慢，出錯(cuò)率高； 2）若模塊布置方案有較大修改，圖紙修改難度很大；3）不能很好的與其他專業(yè)或者相鄰模塊進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，容易產(chǎn)生碰撞。目前核電項(xiàng)目一般采用以PDMS為主的三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，但是其在鋼結(jié)構(gòu)建模方面細(xì)化程度不夠，很難適應(yīng)模塊鋼結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)階段的需求。

Tekla Structures（簡(jiǎn)稱Tekla）是基于鋼結(jié)構(gòu)三維模型的詳圖設(shè)計(jì)專業(yè)軟件，建模方便、快捷，貼近鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方便；可快捷地創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)三維軸測(cè)圖、平面布置圖、剖面圖、構(gòu)件圖、零件圖、節(jié)點(diǎn)圖等圖紙和各類報(bào)表，出圖風(fēng)格和材料表內(nèi)容均可定制。 在鋼結(jié)構(gòu)加工廠廣泛用于鋼結(jié)構(gòu)圖紙深化設(shè)計(jì)。在鋼結(jié)構(gòu)模塊設(shè)計(jì)中引入Tekla，可以有效的提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率，降低錯(cuò)誤率，保證工程的進(jìn)度和質(zhì)量。

本文對(duì)Tekla在核電鋼結(jié)構(gòu)模塊三維協(xié)同設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行初步探討。

1、目前鋼結(jié)構(gòu)模塊三維設(shè)計(jì)存在的問題

目前核電工程設(shè)計(jì)較多采用以 PDMS 為主的三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，該平臺(tái)基本上能夠滿足三維設(shè)計(jì)的需求，但是其在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面主要存在以下問題：1）鋼結(jié)構(gòu)的建模操作較為繁瑣；2）鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)較難實(shí)現(xiàn)；3）鋼結(jié)構(gòu)出圖效率不高；4）生成報(bào)表效率不高；5）不便于模型和圖紙的變更及更新。

結(jié)構(gòu)專業(yè)需采用其他的專業(yè)軟件才能完成鋼結(jié)構(gòu)的全部設(shè)計(jì)。這樣就會(huì)在模塊設(shè)計(jì)中出現(xiàn)至少 2套軟件和三維模型，如何實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三維設(shè)計(jì)模型（數(shù)據(jù)）的唯一性或者多套模型能夠進(jìn)行即時(shí)、完整的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換， 實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與其他專業(yè)高效地協(xié)同設(shè)計(jì)、提高設(shè)計(jì)效率已成為需要突破的技術(shù)難點(diǎn)。

2、三維協(xié)同設(shè)計(jì)探討

Tekla與PDMS的模型數(shù)據(jù)可以通過多種渠道相互導(dǎo)入各自數(shù)據(jù)，主要有DGN及SDNF兩種格式文件。其中DGN 格式文件是以參考模型的形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互導(dǎo)，即數(shù)據(jù)導(dǎo)入對(duì)應(yīng)軟件后僅能以塊體形式顯示其所占用的空間位置，不帶有部件屬性，不能編輯。以SDNF格式文件導(dǎo)入到對(duì)應(yīng)軟件后其數(shù)據(jù)可帶有部分原有模型屬性，并可轉(zhuǎn)化為相對(duì)準(zhǔn)確的、可編輯的三維模型。

實(shí)現(xiàn)Tekla與PDMS模型數(shù)據(jù)的互導(dǎo)，形成良好的鋼結(jié)構(gòu)三維模型數(shù)據(jù)管理流程，既可發(fā)揮PDMS在多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)，在設(shè)計(jì)初期就避免專業(yè)之間的碰撞，又可以充分發(fā)揮Tekla 在鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)，可有效減少建模工作量, 并提升三維模型的應(yīng)用價(jià)值。

2.1 初步應(yīng)用

Tekla承擔(dān)鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)細(xì)化建模及出圖工作，起到出圖工具的作用， 三維協(xié)同設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)仍以PDMS為準(zhǔn)。此階段的設(shè)計(jì)流程大致如圖1所示。

圖1 初步應(yīng)用工作流程

PDMS中難以完成節(jié)點(diǎn)細(xì)化設(shè)計(jì)及建模，因此將鋼結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Tekla中形成鋼結(jié)構(gòu)模型，在Tekla中完成詳細(xì)節(jié)點(diǎn)的精確建模以使模型達(dá)到出圖深度，最后再利用Tekla高效的出圖功能完成出圖工作。此流程方案較容易實(shí)現(xiàn)，對(duì)模塊鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的出圖工作有明顯改進(jìn)。但后期模型和圖紙變更及更新的效率不高，數(shù)據(jù)同步較為麻煩。

2.2 深度應(yīng)用

在PDMS及Tekla中開展多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，設(shè)備、布置、管道、通風(fēng)、電氣、儀控等專業(yè)在PDMS中參照模塊鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)專業(yè)在Tekla中進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)細(xì)化及出圖工作。此階段的設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

此方案使得鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及出圖、后期模型和圖紙的變更及更新等絕大部分工作變得十分便利，既能有效提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率又不影響其他專業(yè)詳細(xì)設(shè)計(jì)的開展，設(shè)計(jì)效率明顯提高。

圖2 深度應(yīng)用工作流程

總結(jié)：

Tekla是基于鋼結(jié)構(gòu)三維模型的詳圖設(shè)計(jì)專業(yè)軟件，建模方便快捷，可快捷地創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)各類圖紙及報(bào)表。在核電鋼結(jié)構(gòu)模塊設(shè)計(jì)中引入Tekla，可以有效的提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率，降低錯(cuò)誤率，保證工程的進(jìn)度和質(zhì)量。

作為核電設(shè)計(jì)常用的三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，PDMS在多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)方面有著強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，PDMS不能提供良好的解決方案，不能滿足模塊鋼結(jié)構(gòu)的出圖需求。在模塊設(shè)計(jì)過程中，將Tekla引入到三維設(shè)計(jì)體系，實(shí)現(xiàn)Tekla與PDMS模型數(shù)據(jù)的互導(dǎo)，既可發(fā)揮PDMS在多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)，又可以充分發(fā)揮Tekla 在鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)，這樣可減少建模工作量,并提升三維模型的應(yīng)用價(jià)值。

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