Tekla Structures在钢结构设计中的应用

倪 妮 许 淘 邵建华

(江苏科技大学土木工程与建筑学院，江苏 镇江 212003)

0 引言

钢结构具有强度高、重量轻、抗震性能优越、装配容易、外形美观多样、综合经济效益高等优点，受到国内外建筑师和结构工程师的青睐。然而，随着钢结构建筑的不断增加，与其相关的工程事故也在不断增长，给人们的生产生活造成巨大损失。因此，就设计方面而言，进一步提高钢结构建筑设计的效率和精度具有极其重要意义。

Tekla Structures是一款多模块集成化的钢结构深化设计软件，自引入中国以来，在多项国家大型项目中都有用到该软件，如中央电视台新闻大楼、奥林匹克公园国家会议中心、上海环球金融大厦等[1,2]。Tekla软件自带的诸多功能能够满足钢结构建筑从结构设计—深化设计—施工管理等一系列要求。

1 Tekla Structures门式刚架建模

Tekla Structures软件可以进行钢结构三维精准建模。其支持多用户平台，在大型项目设计时，可以利用软件的多用户平台进行协同建模，从而可以缩短设计周期，提高设计效率。以下以典型的轻型门刚为例，详细阐述使用Tekla Structures软件的基本步骤。图1为门式刚架三维模型图。

1.1 轴线和轴视图

首先，根据模型的三维柱网尺寸创建x，y和z方向的轴。精确的轴网是保证模型正确建立的基础。Tekla软件不仅可以创建水平轴网和竖直轴网，还可以建任意角度创建曲线式轴网。轴网创建之后，可以创建各个轴线的轴视图，为稍后的模型建立做准备。

1.2 主体结构

在正式建立模型之前，用户需先对各个构件进行编号，目的是在建模时对各构件赋予相应的名称，以方便后期图纸的自动生成。结构建模时，用户需输入相应的构件参数，其包括部件的几何尺寸、材料规格、横截面形状、用户注释等。定义构件属性，用户可以对不同构件定义不同颜色，从而方便对不同部件进行区分[3]。用户可以按照从主到次的顺序逐步建立模型。

1.3 节点的创建

Tekla Structures软件中有约600多个节点类型，涵盖了常见的绝大多数节点连接类型[4]。在创建节点时，只需在指定位置使用节点命令，填入相关参数，然后选择主要部分和次要部分即可。Tekla Structures也是一个开放式系统。对于一些复杂钢结构项目，节点库中未包含相关节点时，用户可以对软件进行二次开发，创建适用于项目的节点形式，以满足不同类型的项目需求。

本次门式刚架建模部分节点如图2所示。

1.4 碰撞检测

碰撞问题一般分为以下两种：一是实体构件之间的交叉，为硬碰撞；二是构件之间距离不满足安装需求，为间隙碰撞[5]。Tekla软件自带的碰撞检查功能可以在建模过程中对部分模型或整体模型进行碰撞检测。及时对构件的碰撞进行检查与修改，避免因施工时发现问题造成费用的增加以及工期的增加。

1.5 生成施工图

在碰撞检测无误后，可以利用软件自动生成施工详图。软件可以生成各种图纸，包括平立面布置图、构件详图、节点详图等。生成施工详图时，可以单张地生成，也可以批量生成，为了降低人为因素导致的图纸问题，多用户操作时，为保证最终图纸质量与统一性，各操作人员需采用统一制图模板与标准，提高设计的准确性。

1.6 生成各种清单

确保模型正确无误后，可以利用软件生成各项清单功能，自动生成所建模型的各项清单，如构件、材料、表面积、螺栓、焊缝清单等。生成清单时可以根据不同规格、用途、等级等进行分类，从而为稍后的采购和管理等工作提供依据。

2 Tekla软件的优势分析

2.1 高效性

与传统设计软件相比，Tekla软件内置集成多个模块，大大提高了设计效率。在3D模型中，设计师可以更容易地发现构件之间的碰撞问题。由于图纸和清单基于模型，可依据模型的变化对图纸以及清单进行相应的更新，因此可以更好地确保设计的准确性。

2.2 协同设计

在主体结构建好后，可以进行相应附属设施的建模，如：通风、消防、给排水等。利用软件的整体碰撞检查功能，可以及时发现不同专业设备之间是否存在碰撞问题，发现问题后可以及时纠正，提高了设计效率。

2.3 兼容性

Tekla软件内置多种文件格式的转换接口，可以实现与其他软件模型导入导出，比如CAD,Revit，SAP2000等，在设计时，利用不同软件的优势，各取所长，共同作业，从而提高结构设计的效率和准确性。

3 结论

将Tekla软件引入钢结构深化设计中，在结构设计→出图→管理方面实现了巨大进步，取得良好的经济效益。

1)确保设计质量，提高设计效率。

通过门式刚架的建模设计，对软件的各项功能有了初步的了解。当模型发生改动时，可对相应改动的图纸、清单等重新出图，避免由于模型改动出现相互关联改动的缺失，造成不必要的工期的延误。在复杂项目设计时，运用多用户操作平台，协同工作，提高设计效率。

2)缩短工期，节约成本。

在项目前期的设计阶段，利用Tekla软件的碰撞检测功能，对结构各部件之间以及不同专业设备之间进行全面碰撞检查，通过及时的检查与纠正，避免施工时发现问题引起的额外费用支出以及工期的延误。

同时，结合建模进度，运用软件的生成各项清单功能，可同步提供准确的备料清单。尤其是在工期紧张时，与传统设计相比，可大幅缩短工期，同时也提高了清单的精度，减少了不必要的成本支出。

3)自动化加工是未来的发展趋势。

利用Tekla软件可以将构部件输出用于加工的数控文件，从而在工厂自动化生产加工。目前，由于自动化技术还不成熟，其成本相对较高，自动化加工还不能完全实现。但是，自动化加工所带来的高质量零件、高生产效率和良好的经济效益是未来设计与制造的发展趋势。

作为一款钢结构深化设计软件，Tekla Structures的服务范围覆盖了结构设计的全过程。随着钢结构建筑的不断发展，软件的应用与开发也得到进一步提升，具有广泛的市场前景。