钢结构深化设计软件Tekla Structures 应用研究

南宁职业技术学院 广西 南宁 530008

引言

建设宜居城市精神的指引下，国内钢结构建筑工程项目逐渐增多，一方面带动了国内钢结构生产加工企业的发展，同样也为工程钢结构设计提出了新的挑战。Tekla Structures是由Tekla公司推出的一款BIM软件，与其他BIM软件不同，该软件主要应用于钢结构设计领域，用户不仅可以实现对钢结构及其混凝土构件的三维建模，还能自定义参数定制构件库，实现多参与方协同设计，提高设计可靠性和合理性，避免后期施工碰撞。

1 钢结构深化设计软件Tekla Structures的主要功能

1.1 三维建模

通过确定基准面、基准线，参数设计和拉伸、放样等操作后，可得到钢结构构件三维模型图，用户通过旋转和显示轴线等功能可以从不同角度查看模型结构[1]。

1.2 二次开发

软件中包含超过600个常用节点参数可以直接用于钢结构设计，同时还可以依据工程实际新建异形构件节点，也可以直接修改原有节点参数设计，并保存至样板即可。

1.3 自动出图和生成报表

软件可以依据三维模型参数信息自动生成整体布置图、构件图，既可以避免人工绘制图纸的误差，又能减少工作量[2]。针对布置图和构件图可进行尺寸、误差标注，为供应厂商生产加工提供可靠依据。此外还可以自动生成构件清单报表、螺栓清单报表，以及自定义编辑报表模板，生成用户所需的报表。

1.4 碰撞检查

用户初次建模不可避免地会因数据不精确出现构件拼接不完整，拼接矛盾等现象，软件可以通过软、硬碰撞标准参数设计对模型进行碰撞校核检查，并及时进行调整，以免将碰撞问题留到施工阶段，影响整体施工进度[3]。除此之外，Tekla Structures软件还支持多种文件格式导入和输出，既可以将其他BIM软件的三维模型导入Tekla Structures软件中，也可以读取软件中模型参数信息，输出至数控加工等设备中。

2 钢结构深化设计中软件Tekla Structures的应用实践

2.1 在某办公楼工程钢结构设计中的应用

B办公楼位于北京市朝阳区，历经七年于2012年上半年建设完工，用钢总量超14万吨。工程整体采用钢结构搭建，包括两座倾斜塔楼（分别为52层和44层、双向内倾斜度均为6°）和悬臂连体结构，其中1#楼标高237米，2#楼标高194米，悬臂连体结构位于地面上方163米，前端无支撑伸出超过70米长的悬臂，给人以强烈的视觉震撼[4]。该工程钢结构设计中软件Tekla Structures的应用如下：

（1）整体三维建模。B办公楼整体结构新颖独特，主楼结构包含上千个不规则菱形钢结构框架，而且悬臂连体部分借鉴了桥梁建造技术，节点布设复杂，对构件生产加工精度要求较高。为此，B办公楼采用整体三维建模的方式构建工程BIM模型，一方面可以将钢结构有关构件加工精度和拼装工艺等信息实时通知给各参与方，另一方面可以通过Tekla Structures中的三维工具操作及时发现设计中存在的问题，并进行优化。

（2）节点深化。B办公楼钢结构外框架节点设计是项目开发的重中之重，是保证建筑主体钢结构稳定和具有足够承载力的关键环节。利用Tekla Structures软件可以专门对这部分复杂的节点进行二次开发和深化设计，通过调整参数和自动匹配功能智能化、自动化形成菱形节点搭建方案，还可以通过强度校核和调入模型等功能，确定优化后的节点设计方案是否满足工程设计质量要求。

（3）自动生成图纸。B办公楼主体结构复杂，钢用量大，且多为非标准构件，如果光凭构件生产厂商绘制构件图纸，不仅工作量大，短时间难以完成，而且还易出错。本次工程中利用软件自动出图功能进行工程构件图纸的绘制，钢结构设计共出图超4万张，在设计方案变更时也能迅速为各参与方提供实时、准确的图纸。

（4）摘料及套料。摘料和套料是工程前期的重要准备工作，可以直接影响到整个工程质量。B办公楼异形构件较多，采用传统的摘料方法难以准确提取构件的实际尺寸，而借助Tekla Structures软件可以在深化设计阶段直接读取构件更新后的参数数据，以供采购和供应厂商准备构件。而且软件中的排版套料功能可以合理地将构件排列在板材上，尽可能地减少板材的浪费，降低工程材料成本[5]。

3 结束语

Tekla Structures软件在我国建筑工程钢结构设计中占有重要地位，不仅可以建立构件三维模型、深化设计节点、自动生出图纸、报表，还有利于实现钢结构全寿命周期信息化管理，对提高建筑质量和加快工程进度都具有一定的积极作用。为此，国内建筑单位应加强对Tekla Structures软件设计工程技术人员的培训和完善计算机软硬件配置，以便更好地发挥软件在钢结构设计上的优势。