高麗君

（上海理工大學(xué)管理學(xué)院，上海200093）

1 引言

鋼結(jié)構(gòu)建筑相比傳統(tǒng)的建筑具有自重輕、強(qiáng)度高、抗震性能好等特點(diǎn)。建筑構(gòu)件可以大規(guī)模工廠化生產(chǎn)，之后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場安裝，大大縮短了工期，逐漸成為未來建筑的發(fā)展方向。由于鋼材整體性能好、變形能力強(qiáng)，所以常用于大型展館、機(jī)場交通樞紐屋面等對建筑外形有特殊要求的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，工業(yè)建筑相比民用建筑通常有特殊的要求，機(jī)構(gòu)構(gòu)造需要滿足生產(chǎn)要求，因而較為復(fù)雜，技術(shù)要求較高，因而鋼結(jié)構(gòu)也被廣泛應(yīng)用于工業(yè)建筑。但是，由于鋼結(jié)構(gòu)建筑通常外形奇特、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、構(gòu)件數(shù)量較多、連接節(jié)點(diǎn)多樣等，給深化設(shè)計(jì)及后期的構(gòu)件管理及安裝帶來了很大的困難。由芬蘭公司設(shè)計(jì)開發(fā)的Tekla structure軟件很好地解決了這一問題。通過該軟件可以對結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模、碰撞檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的不合理之處，及時(shí)糾正。同時(shí)該軟件還可以創(chuàng)建圖紙及各類報(bào)表，為鋼結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)及整個(gè)項(xiàng)目的管理提供了有力工具。

2 Tekla structure軟件在鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目中的作用

近年來，為了提高設(shè)計(jì)效率及準(zhǔn)確性，很多公司的鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目采用BIM（建筑信息模型）技術(shù)。在很多工業(yè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)部門采用PDMS軟件進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)建筑體三維設(shè)計(jì)，然后通過staad軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及桿件受力計(jì)算，直到結(jié)構(gòu)桿件滿足規(guī)范要求，將桿件信息及數(shù)據(jù)導(dǎo)出原始Tekla模型。深化設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程師給出的設(shè)計(jì)圖通過Tekla structure建模，安裝連接節(jié)點(diǎn)。模型完成之后重新導(dǎo)入PDMS，檢查結(jié)構(gòu)是否與管道、電器、設(shè)備儀表等有碰撞問題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低安裝風(fēng)險(xiǎn)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，基于Tesla structure軟件的鋼結(jié)構(gòu)加工圖是連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)施工的橋梁。該軟件的運(yùn)用很大程度提高了深化的效率，縮短了加工周期[1]?，F(xiàn)場施工很多項(xiàng)目工地的施工環(huán)境較差，結(jié)構(gòu)安裝工期緊張，加工設(shè)計(jì)圖紙的進(jìn)度與質(zhì)量,對整個(gè)工程有著重大的影響。

2.1 Tekla structure軟件的主要功能

2.1.1 搭建三維模型

Tekla structure是目前鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)使用最為廣泛的加工圖深化軟件，它可以在虛擬的三維空間中搭建出與實(shí)體結(jié)構(gòu)1：1比例的模型，直觀反映建筑的整體情況及構(gòu)件之間的空間關(guān)系。在Tekla structure軟件的三維模型中，可以準(zhǔn)確地搭建出組成結(jié)構(gòu)的每一個(gè)因素，大到梁柱，小到螺栓焊縫。同時(shí)，該軟件還有一個(gè)非常人性化的設(shè)計(jì)——碰撞校核功能，系統(tǒng)可以對選中的結(jié)構(gòu)自動進(jìn)行碰撞校核，檢測結(jié)構(gòu)是否有沖突，該功能大大節(jié)約了設(shè)計(jì)人員檢查結(jié)構(gòu)的時(shí)間，減少了設(shè)計(jì)出錯(cuò)率。設(shè)計(jì)人員可以在搭建模型的過程中，將設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑乃行畔⑼暾胤从车饺S模型中，并結(jié)合工程師的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)判定模型中的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及節(jié)點(diǎn)連接是否合理，現(xiàn)場安裝是否容易實(shí)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在缺陷或者現(xiàn)場施工困難的連接節(jié)點(diǎn)并提供反饋和修改意見，從而將結(jié)構(gòu)圖紙的設(shè)計(jì)問題和施工難點(diǎn)在建模階段就提出解決辦法，使后期項(xiàng)目的執(zhí)行更加順利，使項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性得到可靠保證。

2.1.2 生成加工圖紙

Tekla Structure軟件能快速、準(zhǔn)確地通過3D模型自動生成模型構(gòu)件的圖紙。相對于2D軟件繪制的加工圖紙而言，通過Tekla Structure軟件生成的圖紙基于三維模型生成更加精確和詳細(xì)，同時(shí)可以避免二維圖紙空間想象缺乏造成的圖紙錯(cuò)誤。圖紙可以清晰反映各個(gè)構(gòu)件所包含的零件，各個(gè)零件在構(gòu)件上的相對位置，孔、螺栓的相對位置等。結(jié)構(gòu)按照一定的命名規(guī)則進(jìn)行編號，每一個(gè)獨(dú)立的構(gòu)件都有各自的編號，屬于構(gòu)件的零件也有各自的編號。圖紙生成后，通過設(shè)計(jì)人員對尺寸、構(gòu)件標(biāo)記、零件標(biāo)記、孔徑及螺栓信息位置的調(diào)整，可以使圖紙更加清晰、直觀地反映構(gòu)件的信息。在圖紙調(diào)整標(biāo)注的過程中，設(shè)計(jì)人員也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，如結(jié)構(gòu)碰撞、零件與孔干涉及安裝空間不足等問題。由于每個(gè)零件都有它各自的編號，可以很輕松地在3D模型中找到設(shè)計(jì)有問題的零件位置，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改。Tekla Structure軟件的運(yùn)用可以有效減少圖紙的出錯(cuò)率，大大提高圖紙的質(zhì)量，同時(shí)也提高了構(gòu)件的加工質(zhì)量。

2.1.3 導(dǎo)出項(xiàng)目清單及各類報(bào)表

在鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目施工之前，需要統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目所需的鋼材（型鋼、板材、圓管等）、格柵板、特殊屋面板材及螺栓銷釘?shù)鹊闹亓俊⒚娣e及數(shù)量。加工之前需要準(zhǔn)備哪些材料，每種材料準(zhǔn)備多少；構(gòu)件加工完成后要考慮運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場安裝的問題：整個(gè)項(xiàng)目有多少個(gè)構(gòu)件，構(gòu)件總重是多少及構(gòu)件所占的空間大小，這些可以用來判斷運(yùn)輸構(gòu)件所需的車輛規(guī)格。Tekla Structure軟件自帶的報(bào)表功能可以快速準(zhǔn)確地提供這些數(shù)據(jù)。材料清單可以精確顯示每種規(guī)格的材料分別需要的數(shù)量，是項(xiàng)目預(yù)算及材料準(zhǔn)備的重要依據(jù)。零件清單可以提供單個(gè)零件的數(shù)量、面積及重量，是構(gòu)件加工必須要提供的報(bào)表；構(gòu)件清單詳細(xì)列出了每個(gè)構(gòu)件的數(shù)量、面積、單個(gè)長度及重量，為后期運(yùn)輸、安裝提供依據(jù)。Tekla Structure軟件還可以進(jìn)行二次開發(fā)，設(shè)計(jì)項(xiàng)目所需的其他清單模板，快速提供項(xiàng)目所需的數(shù)據(jù)。

2.1.4 導(dǎo)出生產(chǎn)數(shù)控文件

Tekla Structure軟件還可以利用3D模型，將模型中零件輸出NC文件，并將該文件導(dǎo)入SmartNest軟件或者其他的排料軟件對零件在鋼板上進(jìn)行排版，然后輸出數(shù)控切割代碼用于數(shù)控機(jī)床對零件進(jìn)行切割加工。數(shù)控套料軟件通過NC文件、零件優(yōu)化套料，鋼材利用率得到了有效提高，切割生產(chǎn)的工作效率也比以前大有進(jìn)步。零件的切割質(zhì)量和切割效率也有很大的提高，同時(shí)構(gòu)件加工的準(zhǔn)確性也得到了保障。

2.2 Tekla structure軟件在項(xiàng)目管理中的作用

Tekla structure軟件的工程管理功能附加在模型文件中，可以用來查看項(xiàng)目的狀態(tài)以及在項(xiàng)目推進(jìn)過程中發(fā)生的變化。在模型文件中可以記錄項(xiàng)目編號、名稱、設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)及項(xiàng)目開始和結(jié)束的時(shí)間。設(shè)計(jì)者還可以自定義輸入項(xiàng)目信息。軟件可以采用多用戶合作模式，通過一個(gè)共同的服務(wù)器的管理，合作完成項(xiàng)目。通常大型的項(xiàng)目會由幾個(gè)參與者共同完成，模型文件可以有效記錄參與者的信息，這可以保證項(xiàng)目信息的流動性和有效性。在Tekla structure軟件的工程管理中設(shè)計(jì)人員可以完整記錄整個(gè)項(xiàng)目從概念設(shè)計(jì)到安裝的連續(xù)信息。項(xiàng)目管理人員可以對不同的人或者其他相關(guān)組織來指定項(xiàng)目的全部或者部分零件，然后升級狀態(tài)。Tekla structure軟件的模型截面可以隨意放大或者縮小項(xiàng)目人員想要觀察的位置，同時(shí)可以按照一定的規(guī)則或者狀態(tài)點(diǎn)亮項(xiàng)目相關(guān)人員想要查看模型中的不同零件。同時(shí)，可以根據(jù)不同時(shí)間的工程狀態(tài)、參與人員等生成報(bào)告。利用Tekla Structure對項(xiàng)目進(jìn)行建模，通過信息模型輸出施工所需的各種數(shù)據(jù)，解決了復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)難點(diǎn)及后期制造、施工中的問題[2]。

Tekla structure軟件是一個(gè)相對開放的平臺，相關(guān)人員可以在網(wǎng)頁上輸出項(xiàng)目模型文件給相關(guān)部門參考、檢查，同時(shí)，它還可以將模型文件導(dǎo)出其他格式的文件，然后再導(dǎo)入其他軟件與其他部分的設(shè)計(jì)合并，這樣可以快速高效地檢查項(xiàng)目整體的合理性，以及快速發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)存在的問題并加以修改。建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展需要涉及不同學(xué)科專業(yè)之間的參與和配合，而對不同專業(yè)之間有效的沖突分析是設(shè)計(jì)良好發(fā)展的保證[3]。

3 結(jié)語

Tekla structure軟件以其強(qiáng)大的三維建模功能、快速準(zhǔn)確的平面安裝圖及加工圖轉(zhuǎn)化功能、快速精準(zhǔn)的報(bào)表生成功能以及和其他建筑設(shè)計(jì)軟件配合接口的功能，在鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)是工廠加工制作和現(xiàn)場安裝的依據(jù)，其對整體鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量及進(jìn)度起著至關(guān)重要的作用[4]，鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目所需的圖紙和各種清單報(bào)表，它都能夠快速準(zhǔn)確地提供。3D模型和圖紙清單有利于發(fā)現(xiàn)加工設(shè)計(jì)中的問題，從而進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，對節(jié)約工程成本和縮短工期具有重要意義。