Tekla Structures在变电站钢结构工程中的应用

陆天培 姚炜 王富 王明辉 王胜浩

（浙江省送变电工程有限公司 浙江 杭州 310016）

引言

传统变电站所采用的钢筋混凝土框架结构已经脱离时代绿色发展的需要。随着变电站设计的精细化程度提高，同时对结构信息化和建造数字化也有着越来越高的要求。使用Tekla Structures软件可以串联施工图设计、钢构件加工和现场安装等环节，实现变电站钢结构工程的全过程信息化管理。近年来，国网公司提出“标准化设计、工厂化加工、机械化施工、模块建设”的工作要求。因此，本文将以某110kv装配式钢框架变电站工程为例，分析Tekla Structures软件在该工程中的具体应用，旨在提升设计效率、缩短施工周期、保证电网建设质量。

1 二次深化设计

原始设计图纸是从满足变电站功能要求出发进行钢结构设计，主要考虑的是外观、功能、承载能力和安全使用状态等指标。而二次深化设计是指在原设计图纸的基础上，结合生产和安装的情况，对图纸进行细化、补充和完善。其主要目的是依靠模型和图纸的协同关系，将设计蓝图转化为工厂能够加工的图纸和文件。

1.1 节点设计

Tekla Structures软件具有丰富的节点库，系统提供600余种常见形式的节点来满足用户需求。同时，Tekla Structures的节点还具有智能性。只要在主体结构指定位置使用该命令，正确填写相关参数后，选择主次部件，便可完成节点创建。此外，用户还可根据工程实际需要，对相关节点进行二次开发，制定新的节点类型。上述所有节点均可直接调用，具有随时查询、即刻修改的特点。

1.2 碰撞校核

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［1］。Tekla Structures 软件自带的碰撞检查功能可以在建模过程中及时对模型的整体或部分的碰撞进行检查与修改，避免在施工时才后知后觉，从而减少因设计变更造成的工期延误和费用增加的问题。

本工程的竖向墙檩与柱脚部分产生硬碰撞。深化后抬高檩条标高至避开柱脚底板或加劲板，镂空部分采用下挂角钢或小方管。

原设计9.300m标高处的横向墙檩采用螺栓和钢柱的承托板连接。由于其所在的竖向墙檩和钢柱为工厂加工的一体化构件，深化设计后考虑到现场无螺栓安装空间，故该处改为焊接连接。

2 数字化生产

在生产制造阶段，Tekla Structures 软件可将模型的构件信息输出为 DSTV 格式的NC 文本文件。DSTV 格式德国钢结构协会 (Deutsche Stahlbau-Verband) 定义的工业标准，基本每个零件都有与之对应的DSTV。在零件切割下料过程中，NC 文本文件可以配合套料软件，生成可供数控切割机操作的程序。本工程是将三维模型生成的NC 文本数据直接输入FICEP设备，在确保精度的前提下，让机器自主识别零件，实现数字化生产。

3 施工管理

Tekla Structures可以利用三维模型的数据自动生成材料清单，用于前期的材料采购；在安装前进行可以可视化模拟施工，优化钢构件吊装顺序；在施工时可以借助4D模型，动态调整工期安排。

3.1 材料统计

按照传统的CAD进行节点放样的形式进行算量，不仅加大了算量的难度，而且所得出工程量的精度也无法保障。本工程利用Tekla Structures软件，将三维模型数据化，在准确计算工程量的同时自动生成材料清单。考虑到施工现场空间小，而钢构件体量大的特点，采购部门就该清单的需求情况与技术人员讨论分析，制定出合理的加工发货顺序清单，并要求厂家照此操作。这样便可有条不紊地推动安装工作进行，实现降本增效的目标。

3.2 可视化模拟施工

创建可视化工程状态前，定义些颜色和替换设置，即用不同颜色显示各组零件的安装计划，并根据日期规则选取对象组。本工程模拟现场钢结构拼装时，多次进行吊装场地选址和构件安装次序的合理性分析。同时，针对作业易忽视的危险点，如生命绳的架设、工作位的转移和作业吊篮安置的可行性等安全施工内容进行预估策划。

3.3 进度管控

在施工管理阶段，可利用Tekla Structures软件的任务管理器功能建立4D模型，并在相应界面下绘制甘特图，对构件的加工、实际进场和安装时间进行合理规划。在本工程该功能主要应用于施工安装阶段。材料进场前，在软件中标记各构件的安装开始及完成时间，并每隔两周导出实际施工进度清单与计划进度清单比较，进行质量进度管控。

4 结语

Tekla Structures软件将3D模型与图纸关联，在人机交互的过程中，可轻松实现数据库的修改和调用，为变电站钢结构工程施工管控提供极大便利，但在动画模拟施工和4D模型创建等方面仍需进一步发展。