Tekla在核電鋼結構模塊三維協(xié)同設計中的應用

文/ 張金鎖、趙艷青、祝玉斌 中國核電工程有限公司鄭州分公司 河南鄭州 450000

模塊化技術是第三代核電站的重要標志之一，在核電工程中模塊一般分為機械模塊和結構模塊，機械模塊是由設備、 管道、支吊架、框架鋼結構等組成的緊密集約化的有機整體，其設計具有設計周期長、參與設計專業(yè)多的特點。若鋼結構施工圖設計僅停留在二維設計階段，出圖工作量大且存在以下問題：1）出圖速度慢，出錯率高； 2）若模塊布置方案有較大修改，圖紙修改難度很大；3）不能很好的與其他專業(yè)或者相鄰模塊進行協(xié)同設計，容易產(chǎn)生碰撞。目前核電項目一般采用以PDMS為主的三維協(xié)同設計平臺，但是其在鋼結構建模方面細化程度不夠，很難適應模塊鋼結構施工圖設計階段的需求。

Tekla Structures（簡稱Tekla）是基于鋼結構三維模型的詳圖設計專業(yè)軟件，建模方便、快捷，貼近鋼結構設計；節(jié)點設計方便；可快捷地創(chuàng)建鋼結構三維軸測圖、平面布置圖、剖面圖、構件圖、零件圖、節(jié)點圖等圖紙和各類報表，出圖風格和材料表內(nèi)容均可定制。 在鋼結構加工廠廣泛用于鋼結構圖紙深化設計。在鋼結構模塊設計中引入Tekla，可以有效的提高鋼結構設計效率，降低錯誤率，保證工程的進度和質(zhì)量。

本文對Tekla在核電鋼結構模塊三維協(xié)同設計中的應用進行初步探討。

1、目前鋼結構模塊三維設計存在的問題

目前核電工程設計較多采用以 PDMS 為主的三維協(xié)同設計平臺，該平臺基本上能夠滿足三維設計的需求，但是其在鋼結構設計方面主要存在以下問題：1）鋼結構的建模操作較為繁瑣；2）鋼結構的節(jié)點設計較難實現(xiàn)；3）鋼結構出圖效率不高；4）生成報表效率不高；5）不便于模型和圖紙的變更及更新。

結構專業(yè)需采用其他的專業(yè)軟件才能完成鋼結構的全部設計。這樣就會在模塊設計中出現(xiàn)至少 2套軟件和三維模型，如何實現(xiàn)鋼結構設計三維設計模型（數(shù)據(jù)）的唯一性或者多套模型能夠進行即時、完整的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換， 實現(xiàn)鋼結構設計與其他專業(yè)高效地協(xié)同設計、提高設計效率已成為需要突破的技術難點。

2、三維協(xié)同設計探討

Tekla與PDMS的模型數(shù)據(jù)可以通過多種渠道相互導入各自數(shù)據(jù)，主要有DGN及SDNF兩種格式文件。其中DGN 格式文件是以參考模型的形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)互導，即數(shù)據(jù)導入對應軟件后僅能以塊體形式顯示其所占用的空間位置，不帶有部件屬性，不能編輯。以SDNF格式文件導入到對應軟件后其數(shù)據(jù)可帶有部分原有模型屬性，并可轉(zhuǎn)化為相對準確的、可編輯的三維模型。

實現(xiàn)Tekla與PDMS模型數(shù)據(jù)的互導，形成良好的鋼結構三維模型數(shù)據(jù)管理流程，既可發(fā)揮PDMS在多專業(yè)協(xié)同設計方面的優(yōu)勢，在設計初期就避免專業(yè)之間的碰撞，又可以充分發(fā)揮Tekla 在鋼結構詳圖設計方面的優(yōu)勢，可有效減少建模工作量, 并提升三維模型的應用價值。

2.1 初步應用

Tekla承擔鋼結構的節(jié)點細化建模及出圖工作，起到出圖工具的作用， 三維協(xié)同設計的數(shù)據(jù)仍以PDMS為準。此階段的設計流程大致如圖1所示。

圖1 初步應用工作流程

PDMS中難以完成節(jié)點細化設計及建模，因此將鋼結構數(shù)據(jù)導入Tekla中形成鋼結構模型，在Tekla中完成詳細節(jié)點的精確建模以使模型達到出圖深度，最后再利用Tekla高效的出圖功能完成出圖工作。此流程方案較容易實現(xiàn)，對模塊鋼結構設計的出圖工作有明顯改進。但后期模型和圖紙變更及更新的效率不高，數(shù)據(jù)同步較為麻煩。

2.2 深度應用

在PDMS及Tekla中開展多專業(yè)協(xié)同設計，設備、布置、管道、通風、電氣、儀控等專業(yè)在PDMS中參照模塊鋼結構進行詳細設計。結構專業(yè)在Tekla中進行鋼結構布置設計、節(jié)點細化及出圖工作。此階段的設計流程如圖2所示。

此方案使得鋼結構設計及出圖、后期模型和圖紙的變更及更新等絕大部分工作變得十分便利，既能有效提高鋼結構設計效率又不影響其他專業(yè)詳細設計的開展，設計效率明顯提高。

圖2 深度應用工作流程

總結：

Tekla是基于鋼結構三維模型的詳圖設計專業(yè)軟件，建模方便快捷，可快捷地創(chuàng)建鋼結構各類圖紙及報表。在核電鋼結構模塊設計中引入Tekla，可以有效的提高鋼結構設計效率，降低錯誤率，保證工程的進度和質(zhì)量。

作為核電設計常用的三維協(xié)同設計平臺，PDMS在多專業(yè)協(xié)同設計方面有著強大的優(yōu)勢，但是對于鋼結構細部設計及節(jié)點設計，PDMS不能提供良好的解決方案，不能滿足模塊鋼結構的出圖需求。在模塊設計過程中，將Tekla引入到三維設計體系，實現(xiàn)Tekla與PDMS模型數(shù)據(jù)的互導，既可發(fā)揮PDMS在多專業(yè)協(xié)同設計方面的優(yōu)勢，又可以充分發(fā)揮Tekla 在鋼結構詳圖設計方面的優(yōu)勢，這樣可減少建模工作量,并提升三維模型的應用價值。

參考文獻：

[1]吳祥勇，毛杰，何小芬.PDMS與Tekla在鋼結構三維設計中的應用研究[J].2013電力行業(yè)信息化年會論文集，2013：75-79.

[2]陳振明，張耀林，黃冬平.Tekla Structure軟件在CCTV主樓鋼結構深化設計中的應用[J].施工技術，2008（8）：73-74．

[3]馬山玉.鋼結構深化設計軟件Tekla Structure 應用綜述[J].山西建筑，2010（6）：56-57.