倪 妮 許 淘 邵建華

(江蘇科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、重量輕、抗震性能優(yōu)越、裝配容易、外形美觀多樣、綜合經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，受到國內(nèi)外建筑師和結(jié)構(gòu)工程師的青睞。然而，隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑的不斷增加，與其相關(guān)的工程事故也在不斷增長，給人們的生產(chǎn)生活造成巨大損失。因此，就設(shè)計(jì)方面而言，進(jìn)一步提高鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的效率和精度具有極其重要意義。

Tekla Structures是一款多模塊集成化的鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)軟件，自引入中國以來，在多項(xiàng)國家大型項(xiàng)目中都有用到該軟件，如中央電視臺(tái)新聞大樓、奧林匹克公園國家會(huì)議中心、上海環(huán)球金融大廈等[1,2]。Tekla軟件自帶的諸多功能能夠滿足鋼結(jié)構(gòu)建筑從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)—深化設(shè)計(jì)—施工管理等一系列要求。

1 Tekla Structures門式剛架建模

Tekla Structures軟件可以進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)三維精準(zhǔn)建模。其支持多用戶平臺(tái)，在大型項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用軟件的多用戶平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同建模，從而可以縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)效率。以下以典型的輕型門剛為例，詳細(xì)闡述使用Tekla Structures軟件的基本步驟。圖1為門式剛架三維模型圖。

1.1 軸線和軸視圖

首先，根據(jù)模型的三維柱網(wǎng)尺寸創(chuàng)建x，y和z方向的軸。精確的軸網(wǎng)是保證模型正確建立的基礎(chǔ)。Tekla軟件不僅可以創(chuàng)建水平軸網(wǎng)和豎直軸網(wǎng)，還可以建任意角度創(chuàng)建曲線式軸網(wǎng)。軸網(wǎng)創(chuàng)建之后，可以創(chuàng)建各個(gè)軸線的軸視圖，為稍后的模型建立做準(zhǔn)備。

1.2 主體結(jié)構(gòu)

在正式建立模型之前，用戶需先對各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)，目的是在建模時(shí)對各構(gòu)件賦予相應(yīng)的名稱，以方便后期圖紙的自動(dòng)生成。結(jié)構(gòu)建模時(shí)，用戶需輸入相應(yīng)的構(gòu)件參數(shù)，其包括部件的幾何尺寸、材料規(guī)格、橫截面形狀、用戶注釋等。定義構(gòu)件屬性，用戶可以對不同構(gòu)件定義不同顏色，從而方便對不同部件進(jìn)行區(qū)分[3]。用戶可以按照從主到次的順序逐步建立模型。

1.3 節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建

Tekla Structures軟件中有約600多個(gè)節(jié)點(diǎn)類型，涵蓋了常見的絕大多數(shù)節(jié)點(diǎn)連接類型[4]。在創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)時(shí)，只需在指定位置使用節(jié)點(diǎn)命令，填入相關(guān)參數(shù)，然后選擇主要部分和次要部分即可。Tekla Structures也是一個(gè)開放式系統(tǒng)。對于一些復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目，節(jié)點(diǎn)庫中未包含相關(guān)節(jié)點(diǎn)時(shí)，用戶可以對軟件進(jìn)行二次開發(fā)，創(chuàng)建適用于項(xiàng)目的節(jié)點(diǎn)形式，以滿足不同類型的項(xiàng)目需求。

本次門式剛架建模部分節(jié)點(diǎn)如圖2所示。

1.4 碰撞檢測

碰撞問題一般分為以下兩種：一是實(shí)體構(gòu)件之間的交叉，為硬碰撞；二是構(gòu)件之間距離不滿足安裝需求，為間隙碰撞[5]。Tekla軟件自帶的碰撞檢查功能可以在建模過程中對部分模型或整體模型進(jìn)行碰撞檢測。及時(shí)對構(gòu)件的碰撞進(jìn)行檢查與修改，避免因施工時(shí)發(fā)現(xiàn)問題造成費(fèi)用的增加以及工期的增加。

1.5 生成施工圖

在碰撞檢測無誤后，可以利用軟件自動(dòng)生成施工詳圖。軟件可以生成各種圖紙，包括平立面布置圖、構(gòu)件詳圖、節(jié)點(diǎn)詳圖等。生成施工詳圖時(shí)，可以單張地生成，也可以批量生成，為了降低人為因素導(dǎo)致的圖紙問題，多用戶操作時(shí)，為保證最終圖紙質(zhì)量與統(tǒng)一性，各操作人員需采用統(tǒng)一制圖模板與標(biāo)準(zhǔn)，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

1.6 生成各種清單

確保模型正確無誤后，可以利用軟件生成各項(xiàng)清單功能，自動(dòng)生成所建模型的各項(xiàng)清單，如構(gòu)件、材料、表面積、螺栓、焊縫清單等。生成清單時(shí)可以根據(jù)不同規(guī)格、用途、等級等進(jìn)行分類，從而為稍后的采購和管理等工作提供依據(jù)。

2 Tekla軟件的優(yōu)勢分析

2.1 高效性

與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件相比，Tekla軟件內(nèi)置集成多個(gè)模塊，大大提高了設(shè)計(jì)效率。在3D模型中，設(shè)計(jì)師可以更容易地發(fā)現(xiàn)構(gòu)件之間的碰撞問題。由于圖紙和清單基于模型，可依據(jù)模型的變化對圖紙以及清單進(jìn)行相應(yīng)的更新，因此可以更好地確保設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

2.2 協(xié)同設(shè)計(jì)

在主體結(jié)構(gòu)建好后，可以進(jìn)行相應(yīng)附屬設(shè)施的建模，如：通風(fēng)、消防、給排水等。利用軟件的整體碰撞檢查功能，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)不同專業(yè)設(shè)備之間是否存在碰撞問題，發(fā)現(xiàn)問題后可以及時(shí)糾正，提高了設(shè)計(jì)效率。

2.3 兼容性

Tekla軟件內(nèi)置多種文件格式的轉(zhuǎn)換接口，可以實(shí)現(xiàn)與其他軟件模型導(dǎo)入導(dǎo)出，比如CAD,Revit，SAP2000等，在設(shè)計(jì)時(shí)，利用不同軟件的優(yōu)勢，各取所長，共同作業(yè)，從而提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性。

3 結(jié)論

將Tekla軟件引入鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)中，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→出圖→管理方面實(shí)現(xiàn)了巨大進(jìn)步，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1)確保設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高設(shè)計(jì)效率。

通過門式剛架的建模設(shè)計(jì)，對軟件的各項(xiàng)功能有了初步的了解。當(dāng)模型發(fā)生改動(dòng)時(shí)，可對相應(yīng)改動(dòng)的圖紙、清單等重新出圖，避免由于模型改動(dòng)出現(xiàn)相互關(guān)聯(lián)改動(dòng)的缺失，造成不必要的工期的延誤。在復(fù)雜項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，運(yùn)用多用戶操作平臺(tái)，協(xié)同工作，提高設(shè)計(jì)效率。

2)縮短工期，節(jié)約成本。

在項(xiàng)目前期的設(shè)計(jì)階段，利用Tekla軟件的碰撞檢測功能，對結(jié)構(gòu)各部件之間以及不同專業(yè)設(shè)備之間進(jìn)行全面碰撞檢查，通過及時(shí)的檢查與糾正，避免施工時(shí)發(fā)現(xiàn)問題引起的額外費(fèi)用支出以及工期的延誤。

同時(shí)，結(jié)合建模進(jìn)度，運(yùn)用軟件的生成各項(xiàng)清單功能，可同步提供準(zhǔn)確的備料清單。尤其是在工期緊張時(shí)，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，可大幅縮短工期，同時(shí)也提高了清單的精度，減少了不必要的成本支出。

3)自動(dòng)化加工是未來的發(fā)展趨勢。

利用Tekla軟件可以將構(gòu)部件輸出用于加工的數(shù)控文件，從而在工廠自動(dòng)化生產(chǎn)加工。目前，由于自動(dòng)化技術(shù)還不成熟，其成本相對較高，自動(dòng)化加工還不能完全實(shí)現(xiàn)。但是，自動(dòng)化加工所帶來的高質(zhì)量零件、高生產(chǎn)效率和良好的經(jīng)濟(jì)效益是未來設(shè)計(jì)與制造的發(fā)展趨勢。

作為一款鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)軟件，Tekla Structures的服務(wù)范圍覆蓋了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過程。隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑的不斷發(fā)展，軟件的應(yīng)用與開發(fā)也得到進(jìn)一步提升，具有廣泛的市場前景。