TS軟件在AP1000核電模塊設計中的應用研究

楊海萍 尤培華

中國核電工程有限公司鄭州分公司（450000）

TS軟件在AP1000核電模塊設計中的應用研究

楊海萍 尤培華

中國核電工程有限公司鄭州分公司（450000）

這里以某AP1000核電模塊設計為例，從三維建模、參數化節點定制、出圖定制、與計算軟件和PDMS軟件之間轉化等方面介紹了TS軟件在核電模塊設計中的應用。

AP1000核電；模塊化設計；TS軟件

0 前言

模塊化設計與施工是AP1000（第三代壓水堆核電技術）的重要標志。采用模塊化的設計理念,一方面可以使大量的施工工作在制造廠完成，保證施工質量，另一方面減少了現場施工量，縮短了核電的建設工期。AP1000核電站的模塊主要包括結構模塊和機械模塊兩類。結構模塊由各種型鋼連接而成，安裝就位后再澆注混凝土，成為核島土建結構的一部分。機械模塊由設備、管道、儀表、閥門、支架以及固定用的型鋼等組合而成,安裝就位后成為工藝系統的一部分。

三維協同設計是現在核電設計的主要方式。針對AP 1000核電模塊化設計的特點，采用一款既滿足結構專業設計精準又便于后期各專業三維協同設計的軟件是非常重要的。

目前在核電工程設計中多采用PDMS軟件進行三維設計。PDMS軟件能較好地滿足各專業之間的三維協同設計，方便快捷地搭建鋼結構框架，但在鋼結構節點設計和后期出圖方面，不能很好滿足結構專業設計深度與精度要求。

Tekla Structures（以下簡稱TS）軟件由芬蘭Tekla公司開發，應用領域廣泛，既可用于工程設計分析、預制混凝土構件加工設計、鋼結構深化加工設計和三維建筑信息化管理等，而且含有豐富齊全的鋼結構材料、截面、螺栓，具有強大的智能出圖功能。TS軟件強大的數據交互功能也使得其在使用時與其他軟件搭配得當，大大方便了設計人員的設計及修改工作，大幅度提高了深化設計的效率和準確性。TS軟件在精細化鋼結構設計方面比其他軟件更具優勢，能滿足AP1000核電模塊結構設計要求。

1 TS軟件創建模塊三維模型

AP1000核電模塊結構設計主要包括三維建模、模型結構受力分析、與其他專業協同設計、形成模塊施工圖四個方面。

1.1 創建模塊零件

TS軟件有豐富的鋼結構材料、截面庫。AP1000核電模塊中鋼材主要采用美標型鋼庫。用戶可以自定義截面或材料，添加到軟件型鋼庫中。TS軟件零件包括型鋼柱、型鋼直梁、折梁、弧梁、復合截面型鋼、鋼板、自定義截面型材等。在創建的零件上可以添加孔洞、螺栓、焊縫或者進行切割。核電模塊中應用的基本零件為型鋼梁柱、鋼板等常用零件，還有預留在模塊上的預埋件、工藝管道用的管卡及支架等。

1.2 創建節點

AP1000核電模塊中,零件與零件之間通過螺栓連接或者焊縫連接。TS軟件將這種連接稱為連接節點。

TS軟件含有多個常用的節點，在創建節點時非常方便，只需點取某節點填寫好參數，然后選主部件、次部件即可。AP1000核電模塊一般采用螺栓連接或者焊接節點。對于常用的鋼結構連接節點，可以在自帶節點庫的基礎上進行參數修改，對于常用的節點屬性可以開發成模塊定制屬性，以便建模時直接引用。

圖1 參數化節點定制節點（管卡）

雖然TS軟件節點庫中含有眾多基本節點，但在許多大型工程中用戶還需要在基本節點的基礎上進行自行開發。TS軟件支持將常用的節點形式創建或修改后設置為自定義節點，方便以后直接調用（如圖1所示）。通過節點定制功能，將模塊中常用的零件，如標準埋件、標準管卡、吊耳等設置為參數化節點，提高了模塊建模效率，實現了模塊建模標準、快捷化。

1.3 組成構件

構件由單個或多個零件、子構件組成，通過焊接、節點將多于一個的零件或子構件連接在一起即可組成構件，以便于設計者對模型進行管理、核對、修改。實際上，一個模塊即為一個大的構件。

2 TS軟件可實現模塊節點分析、施工圖出圖及協同設計

TS軟件可以通過軟件接口與其他鋼結構設計軟件如STAAD.pro對模塊進行整體結構分析計算。再根據計算結果，對模塊進行截面驗算、優化以及節點優化。TS軟件通過接口將模型導入到PDMS軟件中，以方便結構專業與其他專業進行多專業之間的協同設計。

TS軟件可默認文本模板、圖形模板和報告模板，而且各種模板均支持二次開發。采用TS軟件形成的施工圖可準確反映模塊的實體關系,平面圖、立面圖、剖面圖以及節點詳圖均與實際尺寸一致。TS軟件還可以通過定制表格提取模塊材料表、構件表等模型信息。通過二次開發圖形模板，TS軟件可以自動形成滿足施工要求的施工圖紙。在形成圖紙之后，若模塊模型有變化，模型變化將自動更新顯示到圖紙之中，并以云線圈出，完全保證了模型與圖紙的一致性。

3 小結

TS軟件具有強大的鋼結構設計分析功能，不僅支持二次開發，還支持與其他軟件相互調用。本文以AP1000核電站為例，通過進行TS軟件的二次開發，創建模塊定制節點與定制出圖模板，提高了核電模塊結構設計效率。通過開發TS軟件與其他設計軟件的接口，實現了三維模型共享，多專業協同設計。