随着建筑技术的发展与现代人们对于建筑各方面要求的提高,钢结构在建筑中的应用逐渐广泛,建筑外形呈非常规化发展趋势,如奥运鸟巢和水立方、中央电视台大楼、上海环球金融大厦等。
这些建筑的不规则外形给结构设计、施工安装等过程带来难度,建设者需要满足其结构深化设计过程中更高的要求以满足业主对于项目的期望。
传统的钢结构设计软件包括分析软件和设计软件,分析软件现在常用的有SAP2000、MIDAS 、ETABS 等,绘图软件多采用CAD 或PKPM ,各从业单位和工程人员也编制了多种相关程序和软件以提高软件制作钢结构详图的效率。
但这些软件在钢结构详图绘制、深化设计上还有所欠缺,因此引入Tekla Structures 软件。
Tekla Structures 软件在行业内经实践证明,被认为是较好的钢结构的深化图形软件。
本文通过介绍Tekla Structures 软件的主要功能,熟悉该软件可以实现的功能。
研究如何通过Tekla Structures 软件进行异形钢结构设计时,利用软件已有功能并熟练运用,实现高效率高质量的异形钢结构设计。
1 BIM 技术的发展与Tekla Structures 软件1.1 BIM 技术BIM (Building Information Model )建筑信息模型,推行建筑工程设计、施工以及管理工作的工程信息模型化和参数化,是在CAD 技术基础上发展起来的多维模型信息集成技术。
它将一个建筑建设项目在整个生命周期内的所有几何特性、功能要求与构件的性能信息综合到一个单一的模型中,同时这个单一模型的信息中还包括了施工进度、建造过程的过程控制信息。
近几年BIM 技术因其具有的参数化建模、可视化、虚拟施工等强大功能,逐渐被广泛应用。
BIM 将项目生命周期信息通过可计算或可运算的形式表现出来,并通过与其他技术相结合,将与建筑信息模型相关的所有信息组织在一个连续的应用程序中,并允许进行获取、修改等操作,以BIM 作为构建基础的项目系统可以持续、即时提供各种实时数据,加快了建筑业的数字化以及信息化的发展进程,有利于在建设工程全生命周期提高建设工程信息在各个参与方之间的共享程度,减少信息交流障碍,为建设Tekla Structures 在异形钢结构中的应用 王双军作者:江苏省建设厅住宅与房地产业促进中心摘 要 随着建筑技术发展与社会进步,钢结构建筑应用广泛,人们对建筑外形要求越来越高,建筑设计中逐渐出现非常规性钢结构。
本文主要介绍目前在钢结构工程中应用最广泛的Tekla Structures 软件,阐述其主要功能和优势,并具体分析该软件在深化设计异形钢结构中的应用方式。
关键词 异形钢结构;Tekla Structures 软件;深化设计Abstract: With development of architectural technology and social progress, steel structure buildings areused widely. As higher requirementsfor architectural appearance, steelstructure buildings gradually appearunconventionality.This paper mainlyintroduces Tekla Structures software which is the most widely used in steel structure design and describes the mainfeatures and advantages. It gives the concrete analysis of the software in application of detailed design of thespecial-shaped steel structure.Keywords: Special-shaped steel structure ;Tekla Strcutures software ;Detailed design项目全寿命周期管理提供了新的契机。
BIM是一种数据的反映,为项目从概念到拆除的全寿命周期中的所有决策提供可靠依据,用数字将一个建设项目的物理和功能特性表达出来,也作为一个资源平台,共享目标项目的信息;并且,在项目的各个不同的阶段,可以由不同的项目参与方通过在BIM系统中插入、提取、更新和共享信息数据,来反映各自业务职责,支持各自决策,从而实现协同作业,以达到提高生产效率、节约成本和缩短工期的重要作用。
1.2 Tekla Structures软件由荷兰Tekla公司研发的Tekla Structures软件是一个交互性的钢结构3D固体建模系统,适用于钢结构建模。
用户可以在一个虚拟的空间中搭建一个完整的钢结构模型,通过创建三维模型后自动生成自己所需样式的钢结构详图和各种报表。
Tekla Structures软件是一套钢结构3D实体模型专业软件,拥有整合3D及2D之间的Database物件导向功能,可提供完整的2D图面编修功能,提供完整的组合干涉检查功能,减少人为的错误和检查的时间,可适用于大型建筑物及厂房模板库。
Tekla Structures的型钢库可根据不同国家选择型钢生产国的各种类型、各种型号的型钢,同时用户可以根据自己的需要自定义型钢类型和型号并添加到库中。
用户可以直接使用Tekla结构软件输出的精确的三维结构模型,用于制造、安装阶段和管理供应安装信息和跟踪项目,结构工程专业人士可以与其他项目参与者和利益相关者合作使用相同的共享模型。
运用Tekla Structures软件可以得到的钢结构成果包括:总布置图纸(计划、部分安装)、螺栓清单、Tekla 3D模型、安装计划、地脚螺栓设置、钢铁制造图纸、钢筋图纸、钢筋弯折时间表、钢筋报告、单一部分装配图。
BIM Tekla结构是一站式解决方案结构工程的要求,服务包括结构设计、施工图和安装计划。
通过TeklaStructures软件可以实现概念设计、多材料详细说明、安装调度、项目管理、施工文件和报告的综合管理。
1.3 应用现状近年来我国钢结构建筑得到飞速发展,项目管理水平得到极大提高,现代化的管理体系对专业化分共提出了更高的要求。
钢结构设计中节点是关键,大量的节点需要深化设计,进行简单计算与制图,工作量大,专业要求高;施工过程中需要贯穿始终的计算施工顺序、卸载方案等;生产加工环节为了保证工人更好的理解设计意图,需要构件的详图设计图纸。
在钢结构建筑的设计上,PKPM系列,3D3S等比较常见,但不能一次性解决钢结构建设的所有问题,自2000年TeklaStructures被引入国内,实现在一个软件中即可高效全面的进行钢结构设计。
Tekla Structures软件功能强大,3D建模显示有助于投标时直观展示;碰撞检验有助于减少返工,在设计阶段就能及时发现问题;工程量计算及各种材料清单报表有助于价格的控制;构件详图等快速出图有助于生产施工阶段人员对建筑的设计理解。
2 Tekla Structures软件主要功能2.1 Tekla Structures软件的建模功能Tekla软件可以建立直观立体的三维模型,在项目开工前就能生成较为详细的三维仿真模型,可以给不同的构件设置不同的等级和颜色,可以通过调节各视图在基准线的视图深度显示各轴线和各高程的视图,方便快捷的创建各布置图。
三维模型中可以检查结构构件之间的碰撞问题,提前检查解设计及中的问题,减少项目实施过程中的返工量。
Tekla Structures软件支持多种数据格式的输入输出,CAD、Revit等常见的建模软件可以与Tekla Structures软件之间,通过IFC或dwg等格式实现互相导入导出,使得不同设计者之间能够实现模型的交流互通。
2.2 Tekla Structures软件的节点库及其二次开发功能Tekla Structure软件中包含了600多个常用节点,在创建节点时非常方便。
只需点取某节点填写好其中参数,然后选主部件次部件即可,并可以随时查询修改节点形式,节点修改后与之相关的图纸经更新后自动修改,并且还可以将常用的节点形式做成自图1 上海某大型保障性居住社区住宅Tekl a 模型图2 典型节点大样图模型进行修改,可以随时依据图纸修改模型,则软件会自动生成新的图纸,避免了大量繁冗的计算。
2.4 Tekla Structures 软件的报表功能Tekla Structures 可以依据建立的模型自动生成相关报表,如构件清单、螺栓清单等,也可以依据需求,利用报表模板编辑器进行报表自定义,生成符合要求的报表。
报表来源于模型,保证建立模型时各信息的准确性就可以保证报表的可利用价值。
报表可视为粗略的材料清单,可用于初期的投标报价,且后期方案改进优化时,模型更改即可生成新的报表。
2.5 Tekla Structures 软件的生产施工协作功能建模完成后,利用Tekla Structures 的三维显示和出图功能,对单体构件进行三维演示,并生成各式构件详图提供给生产车间,便于生产工人直观理解构件形态与节点构造,从而指导车间工人加工出合理、合格的标准构件,达到各加工单位对构件精细化生产的目的。
现场施工管理人员可以直接利用三维模型进行施工检查,减少翻阅二维图纸的时间,同时详细的材料报表有利于对工程材料与进度进行控制。
3 在Tekla Structures 中进行异形钢结构设计异形钢结构多出现在高层、超高层和大跨度空间结构建筑物中,结合独特的制作、安装等工艺,构造建筑物独特的外形。
随着人们对于建筑美观程度要求的逐渐提高,异型钢结构的应用日益广泛。
Tekla Structures 软件可以直观性作为数字化真实模拟进行不规则钢结构的深化设计。
具体步骤和工序大致如下:识图和理解设计意图后构建三维模型;将模型转化为图纸;后期工厂及工程现场服务。
3.1构建三维模型利用Tekla Structures 的建模功能构件模型,但异形钢结构中多存在结构复杂的部分,直接利用Tekla Structures 进行建模定位会比较麻烦,可以先在AutoCAD 中定义好关键的控制点及参考线,然后保存为dwg 或dxf 格式文件,再导入Tekla Structures 中,这样可保证模型的准确性,同时节省了工作量与时间。
在异型钢结构的建模过程中,注意一些小技巧可提高建模效率。
Tekla 中有很多节点,为了省时省力,可以将常用节点和自定义节点放在“查找组件”的“收藏夹”里,并把节点命名为自己容易理解的名字;建模过程中经常使用到的切换工作面和创建视图平面两项功能,尽量在创建视图的过程中,及时用自己能够明晰的名字保存;弧线形构件的接合往往会出现两杆件之间存在小小的间隙,很难手动调整,因此在设计交底时要特别告知加工和安装方实际的理论偏差值,在放样下料时考虑一定的余量。