钢结构深化设计软件Tekla Structures应用研究

裴艳

（长治市三强宏业轻钢彩板有限公司，山西 长治 046000）

0 引言

在科学技术发展迅速的新时代背景下，我国钢结构建筑工程也在不断增加，对于钢结构建筑工程来说，其不仅促进社会经济发展，同时也带动了国内钢结构行业的可持续发展。Tekla Structures软件是由Tekla公司推出的一项钢结构详图设计软件，并且该软件与其他软件不同，该软件主要应用在钢结构建筑中，并且BIM软件还可以让用户自行构建三维建模，有效提高钢结构设计的合理性，为后期工作打下基础。

1 Tekla Structures软件介绍

Tekla Structures软件是由芬兰的Tekla公司开发的一个钢结构3D体系。该软件主要应用在钢结构建筑设计中，并且还可以让用户自行在虚拟空间中构建钢结构模型，然后再通过该软件的三维建模完成最后的详图设计，如整体布置图以及工程清单等；进而对生成后的钢结构详图进行制作；对于一些原设计图纸中的错误，还可以及时进行纠正；可以优化原设计图纸；还可以有效降低工作量，比如二次计算等。

2 钢结构深化设计软件Tekla Structure引进国内的背景

近几年，随着我国科技不断得到扩展，国内的钢结构建筑行业也在不断呈上升发展趋势，而钢结构产业又是国际性生产工厂，承担着我国绝大部分的海外生产量，对于这种强大的市场影响力，在我国钢铁制造行业中占有主要地位[1]。但在实际钢铁生产过程中，最主要的工作就是钢结构的基本设计图，它在整个实施过程中起到关键作用。对于建筑施工详图的工序，钢结构影响着整个建筑构建的制造，还影响着整个安装阶段的施工进度。钢结构设计从业单位和工程人员，也对钢结构设计编制了很多有关软件，就是为了更好地提升CAD软件的制作效率，例如，在上海同济土木工程学院开发了钢结构CAD软件3D3S，中国建筑研究院也随之开发了PKPM设计软件STS等。对于这种设计软件来说，在一定程度上可以有效提升钢结构的工作效率，但在实际生产过程中，对于钢结构详图设计还存在很大的差异，所以，就需要不断加强施工人员的专业技能，同时还需要加强中小型企业的构件设计工作。

3 钢结构深化设计软件Tekla Structure在国内的应用现状

在2000年时，Tekla Structure软件就已经被引入中国，后又随着我国社会经济的发展，该软件的版权公司也在不断进行系统强化，并且还凭借该软件自身的功能，在我国各大钢铁行业建筑中得到广泛应用，特别是一些海外订单需求量很大。在2008年的时候，国内就已经有140多家公司，有将近350套正版软件都得到应用，而一些非正版的软件需求量更大[2]。在该软件被正式引入国内后，该软件就被国内版权公司不断进行系统升级，并且还要求内部人员进行试用，现阶段，已经有很多技术人员熟练掌握该软件的使用。该软件还先后应用于一些中大型建筑企业中，比如，北京中央电视台、广东亚运体育场以及武汉音乐厅等。而对于这些大型建筑工程来说，共同点就在于内部结构复杂，并且施工过程也比较烦琐，同时非标准机构也存在很多问题等。

4 钢结构深化设计软件Tekla Structure主要功能

4.1 在模型中可以赋予各零件不同的等级和颜色

Tekla Structure软件在钢结构建模过程中，还可以对一些不同的构建进行设置，同时还需要根据不同等级和颜色来进行设置，但对于名称一样的构件，就需要选择相同等级和颜色来进行设置，最后再根据钢结构详图进行绘制，进而省略掉一些无用的零件[3]。

4.2 模型的视图和模型旋转

Tekla Structure软件可以通过对各种视图进行调节：①在同深度的基准线中，需要绘制出各轴线和高程的构件视图，这样可以让用户快速实现设计建模；②该软件还具有自动旋转功能，用户可以通过该软件来对钢结构进行不同角度的观察。

4.3 Tekla Structure软件含有强大的智能节点库

对于Tekla Structure软件的内部结构，内部结构共有600多个节点，并且在创建过程中，这些节点使用起来也非常方便。因此，在创建中，只需要点取一些节点，就可以在节点中填写参数，进而根据参数选择主部件，并且还可以在该软件内查询节点形式，方便后期对节点图纸进行修改，进而为后期工作奠定基础。

4.4 Tekla Structure软件可实现自动出图

在Tekla Structure软件中搭建模型的目的，是为了方便以本模型为基础，进而快速构建出钢结构设计详图，同时还可以构建三维模型以及高程布置图等，除此之外，还可以在完成好的设计图中进行剖视。对于图纸的大小和比例、标注内容等都可以通过相对应的软件，在设计图纸上反映出来。

4.5 Tekla Structure软件可自动生成各种报表

在钢结构施工中，不仅需要用到大量板材，同时还需要在设计图纸材料表、吊装重量中，分别依次进行竣工结算，在对每个工程工序进行施工中，都需要对工作设置报表。在此过程中，通过Tekla Structure软件可以实现人机交互，并且还可以在内部构件材料中，自动生成模型，进而有效提升计算效率。

4.6 Tekla Structure软件支持团队共同完成同一工程

Tekla Structure软件还支持多人使用模式，对计算机服务器的服务中，还需要设计人员有过硬的专业技能，从而有效提升钢结构图纸绘制的工作效率。

4.7 Tekla Structure软件支持二次开发

Tekla Structure软件在钢结构设计中虽然需要很多节点，但对于大型企业来说，很多复杂结构节点，都是需要用户自己来进行内部设计，在此基础上，用户还可以自己对节点进行二次开发或修改，比如，在CCTV大楼外框架中就有很多蝶形节点，并且这些节点中的放样原则很多，但由于大楼外框架的放样工作环节过于复杂，不仅工作效率提不上去，技术人员在放样过程中也非常容易出错，对于这种问题，该工程的设计人员，就可以利用Xsteel软件节点进行开发，让蝶形节点优化成智能节点。因此，智能节点不仅可以快速搭建蝶形节点，还可以有效提升工作效率。

5 钢结构深化设计软件Tekla Structure的不足和解决办法

5.1 Tekla Structure软件对计算机的配置要求较高

当下，Tekla Structure软件数据库和核心计算程序的储存容量非常大，并且在设计过程中，对计算机硬件的要求也很高，不仅需要大的内存，还需要较高的显卡等，不然在运行过程中，就很容易出现计算机死机等情况，大大降低工作效率。所以，对于这种情况，使用单位就需要最大限度地配置较高性能的计算机设备，并且在一些大型设计环节中，可以结合多人来进行完成，把大型模型合理分为几个小部分，最后再把创建好的模型导入同一计算机，并且还需要进行检查，查看构件图和零件图是否完好。

5.2 Tekla Structure软件对详图设计工程技术人员的业务能力和熟练程度要求较高

Tekla Structure软件是整个钢结构详图中必不可少的辅助软件，并且该软件还可以随时进行人机交互，因此，还需要对该软件的操作顺序熟练掌握，在实际工作运行过程中，如果对个别操作指令不熟悉，这都是会直接影响到钢结构模型构建的操作[4]。在此基础上，还需要该软件的技术人员要有较强的专业技能，并且还需要熟练掌握该软件的操作，同时还要深刻理解模型设计理念，只有这样才可以更好的提升生成图纸效率。除此之外，还需要不断加强该软件技术人员的培训时间，让技术人员熟练掌握钢结构专业的理论知识，这样才可以更好地进行人机交互，从而全面提升工作效率。

6 钢结构深化设计软件Tekla Structures的应用实践

中央电视台B办公楼位于北京朝阳区，总建设时间为7年，在2012年上半年的时候就已经建设完成，共用钢14万t。在建设整个办公楼过程中，是需要提前对钢结构模型进行搭建，在构建过程中，还包含两座倾斜塔楼和悬臂结构，一楼的总高为237m，二楼总高为194m，悬臂结构从地面开始总高为163m，对于这种设计来说，可以给人带来一种视觉上的冲击。Tekla Structure软件的具体应用如下。

（1）三维建模。在对B办公楼进行建设中，由于其的内部结构设计非常有特色，并且在主楼结构中还包含上千个菱形结构，但在实际建造过程中，对于构件生产的工作要求是非常严格的。除此之外，B办公楼还采用了三维建模和BIM技术，一是为了让整个办公楼的变得美观，并且还可以把信息和参与方进行共享，二是通过该软件的三维技术在建造中发现问题，并有针对性地进行系统优化。

（2）节点深化。B办公楼的内部结构设计是整个建筑项目的重点，也是有效保障内部结构稳定的关键[5]。因此，在内部结构设计中，就需要合理运用Tekla Structures软件，对一些结构复杂的设计进行二次深化，并且还可以通过调整参数和自动生成菱形节点，来对内部结构进行三维搭建，同时还可以通过高强度校核等功能，对节点设计方案进行深化，最后看结构设计质量是否符合要求。

（3）自动生成图纸。对于B办公楼来说，内部结构非常复杂，并且在建设过程中，钢用量也很大，但大多都采用在非标准结构中，因此，在建设中光凭借图纸构件进行操作是完全不行的，这样不仅会加大操作人员的工作量，还会延长施工时间。因此，在B办公楼施工中，就需要结合Tekla Structure软件自动生成图纸功能，来对工程内部构件进行绘制，而在设计方案时，还需要参与方及时提供图纸，进而有效提升工作效率。

（4）摘料和套料。在施工过程中，对于摘料和套料这都是施工前需要准备的工作，并且对整个施工质量起着关键作用。在B办公楼构件中，由于内部构件较多，并且结构也都很复杂，在施工中采用传统的摘料方法，并不能很好的采取构件尺寸，所以，就需要多借助Tekla Structures软件，对内部结构进行深化，进而对B办公楼内部构件进行读取，方便后期和供应商进行构件工作对接，有效提升建造工程效率。在此基础上，运用该软件还可以合理对套料进行排版，有效减少资源浪费。

7 钢结构深化设计软件Tekla Structure在工程应用中的展望

Tekla Structure软件之所以在国内发展迅速，主要的原因有3点：①虽然钢结构行业在一定程度上发展很快，但专业过硬的人才却不多，这就导致行业对计算机软件的需求过大，因此，很多企业都会从Tekla Structure软件进行入手，这是一个必须要选择的软件。②国内对钢结构生产质量要求不高，所以计算机软件就能满足钢结构行业的发展需求。③在很多海外订单中，由于设计图纸的样式和大小过于单一，并且节点还需要参考国内的节点标准，这样就使得该软件的应用非常广泛，在短时间内得到突飞猛进的发展。目前阶段下，使用该软件的技术人员，业务能力和专业上都不强，所以，国内还需要不断加强技术人员的专业能力，要熟练掌握该软件的基本专业理论，进而提升技术人员的综合素养。

8 结语

综上所述，随着我国社会经济的不断发展，Tekla Structures软件在国内建筑工程行业中也得到广泛应用，并且在钢结构设计中起着关键作用，该软件不仅可以构建三维模型，同时还可以自动生成图纸和报表等，有效提升工作效率，并且还延长建筑工程的使用寿命。在此基础上，我国还需要不断培养技术人员的专业技能，要让技术人员熟练掌握该软件的硬件配置和基本操作，有效发挥出该软件的真正作用。