基于Tekla鋼結構深化設計技巧研究

潘爽

摘 要：鋼結構設計在現代建筑建造中發揮著巨大作用，鋼結構設計的興起成為工程建設領域里程碑式的發展，為解決傳統鋼結構深化手工制圖難度大的問題，國內外很多設計單位、工程項目中都會采用Tekla來輔助完成鋼結構深化設計，提高鋼結構設計、施工質量。在此梳理了BIM技術在工程領域的綜合應用，剖析Tekla建模準則，并針對具體問題提出了解決方法。

關鍵詞：Tekla;鋼結構;深化設計

1背景

在大型公共建筑中常含大量鋼結構和異形幕墻，主體結構形式多為鋼筋混凝土框架結構，部分為鋼和混凝土的混合結構，面對鋼結構整體體量大、構件及零部件形式多，如T形支撐，H型鋼，箱環梁，曲形支撐等，多樣的構件組合導致連接有多種形式，節點復雜，設計時無法給定準確圖紙，施工時很多節點處會出現截面不整合的情況，因此鋼結構設計施工成為工程項目建設一大難題。

2 BIM技術綜合應用體系

項目在設計施工圖階段利用Tekla軟件參數化、可視化、模型信息的關聯性等特點完成鋼結構二維圖紙到三維立體模型的轉換。同時運用Revit軟件完成混凝土土建模型，運用MagiCAD軟件完成給排水、電氣、暖通及消防模型的建立。最后將鋼結構模型、土建模型、安裝模型整合導入Navisworks軟件進行全專業模型碰撞檢查，結合碰撞檢查報告，根據設計施工規范優化模型，根據優化完成的工程模型導出項目文件檢查校驗。

通過Unity 3D對綜合工程模型的材質、結構細部進行精細化處理并在Unity中添加交互動作，生成視頻和全景圖。最終將Unity 3D的模型方案上傳BIMVR，生成VR三維動態觀察文件。運用VR虛擬技術實現在虛擬世界體驗建筑空間感、建筑空間設計、結構設計有無壓迫感以及設計美感等感官體驗。

3 Tekla 鋼結構深化設計準則

3.1 Tekla建模目的、規范及原則

建模主要限于根據施工圖完成，目的是完成施工圖優化和深化設計，減少施工過程中的返工率;2018及其之前的revit版本并不支持鋼結構深化設計，對于鋼結構框架建模也比較復雜，在之后的版本中雖然增加了鋼結構模塊，但其節點庫與Tekla相比不夠完善，參數聯動性也不夠專業。Tekla專精于建筑工程的鋼結構詳圖設計，經過多年的專業研究積累了豐富的節點庫，可精細化處理結構細部設計，并對節點支撐、零件荷載進行分析，對結構應力應變復核，從而輸出更為精確匹配的工程圖紙。

第一階段中遵循《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）、《點支式玻璃幕墻工程技術規程（CECS127：2001）》等一系列建筑設計規范，利用Tekla軟件建立的鋼結構模型主要用于節點設計，使復雜節點清晰呈現，更直觀的解讀復雜的二維圖紙，攻克二維平面設計的技術性難題。節點設計的原則除了保證安全，還要經濟，在滿足強度要求的情況下，節點設計應該與施工安裝水平相一致。

在第二階段中將Tekla建立的鋼結構模型與其他專業模型相整合，主要是協調好鋼結構與其他專業設計方案的配合，處理好土建鋼筋預留洞、機電設備預留洞、幕墻連接件等前期設計任務[1]，對已優化的管線設計完成進一步的鋼結構管道支架設計，為保證鋼結構質量及安全問題，根據已校核的設備及管線荷載，對于機電設備和管線的吊裝禁止采用焊接方式，只能選擇抱箍形式。

完成好兩個階段的任務之后，可以利用Tekla出圖功能滿足鋼結構深化設計出圖的需要。建立的鋼結構模型涵蓋了基本參數、工作流程、分析的全部參數信息，圖紙和報告整合之后可輸出所需文件，有效解決鋼結構施工單位構件從實際生產到現場安裝的各種各樣的問題[2]。

3.2 Tekla建模范圍與基點選擇

在BIM技術的綜合運用中，通常會使用多種BIM設計軟件對項目進行多方面考察，實現模型在設計、施工、運維階段的一模多用，為避免模型文件互導的過程中出現不必要發生的錯誤，節省建模時間和工作量，在項目開始之初，一定要熟讀圖紙，了解圖紙設計的各項要求和指標，使用項目統一的模板文件，設置好項目基準點、項目測量點及項目信息，定義基點的內容包括在工程屬性欄目中。在創建基點之前需要知道參考模型的坐標或在IFC文件輸出中使用的坐標。

3.3 Tekla與其他BIM結構模型關系

IFC（Industry foundation classes）是目前建筑行業普遍認可的國際性公共數據文件格式標準，它也是解決Tekla Structure與Autodesk Revit模型互導問題的橋梁，該文件格式在大部分的BIM軟件中都有良好的兼容性，但是，由于Tekla Structure軟件為每個組件指定了所需的參數屬性列，雖然Revit軟件可以在后期自行添加參數屬性列，并完善信息描述，但在導入之初Autodesk Revit軟件中鋼結構構件屬性欄目不及Tekla Structure軟件設置齊全，所以在互導的過程中空間的元素、材料和形狀等屬性。有時會在傳遞過程中發生丟失。Revit接收ifc格式文件有兩種方式，一種是通過鏈接綁定將模型導入。但這種方式通常無法捕捉點從而不能被Revit識別，綁定后也會影響原始坐標[3]，為保證模型互導的準確性及可行性，我們一般采用另一種方法通過插件中“Tekla輸入”功能導入，并能以這種方式識別點。

4 Tekla深化設計難點

4.1桿件編號錯誤或不連續

在建模過程中有時會被構件編號不連續的情況所影響，檢查過后發現編號時并未出錯，原因很可能是一些部件在建模時被編號，但后面該構件被刪除了。通常情況下，在軟件中刪除后，數字編號是空缺的。可以通過去“設置”欄中點擊“編號”命令，將“重新使用老編號”選項打開。也可在最終出圖之前選中所有桿件，單機工具組中“工具”，再點擊“編號”按鈕，運行“取消所選桿件編號”的命令，然后將構件再一次編號，這樣不僅能避免跳號的情況，還可以最大程度合并相同構件。

4.2設計圖節點與軟件節點庫不匹配

按照圖紙要求，部分圖紙初步設計上的節點，不能通過軟件中積累的節點庫的單個節點一次性設定完成。軟件不提供可選的節點，但可以自行定義用戶個人節點，我們可以根據需要，在原始節點位置建立兩個單獨節點，將所需節點炸開后再將兩個節點合并。做好節點后，使其成為一個節點整體，定義成用戶個人節點，然后就可以在工程中規模化的復制粘貼，有效減少漏選漏焊情況，提高建模準確性。

4.3定位不準而產生的碰撞

模型建立完成后，需要檢查構件間的碰撞問題，最常見的情形就是在創建零件時，沒有確定具體的連接點，需要建立點來放置定位，其次是定位點建立后的拖動修改，很容易發生定位不準確和零件碰撞的現象。最后螺栓和部件復制不到位是也會對碰撞問題有直接影響，因為螺栓復制必須要連接件完全一致。否則，會與連接器上沒有孔的螺栓發生碰撞。

4.4出圖步驟繁瑣造成圖紙不精確

鋼結構圖紙深化設計工作對設計人員是一項巨大的挑戰，需要圖紙深化人員對鋼結構有深入了解和研究，積累了鋼結構工程實際經驗，處理好出圖時圖紙大小和比例，視圖選擇，尺寸標注，圖紙背景色，零件標志，定位標志，文本說明，3D效果圖等一系列繁瑣設置，每一步的失誤都很容易造成后期調圖困難。我們可以按照出圖規范在軟件中保存一套出圖設置或建立常用快捷鍵，提高出圖效率和準確性。

5 Tekla鋼結構深化設計技巧總結

Tekla Structure軟件的功能組合了實體建模，鋼筋混凝土設計，鋼結構分析，鋼結構細部設計等多項專業應用模塊。簡潔明了的軟件操作界面方便初學者使用，對于常規構件和復雜異形面構件，TeklaStructure都能方便快捷的處理。同時Tekla Strueture強大的數據交互功能使得他與其他BIM應用程序搭配融洽，方便不同專業設計師對統一的參考模型不用方面的設計和分析，或使用各種軟件，以促進項目并行，加快設計工作，極大地方便了設計和修改設計。軟件一般都能滿足實際需求，在建模之前一定要先熟悉圖紙，理解圖紙，建模過程中可以在尊重原設計方案的基礎上提出合理建議，完成建模工作后要將模型功能物盡其用，在此希望運用Tekla完成鋼結構深化設計的設計師們以軟件操作為基礎，實際應用為首要，不忽視建筑設計安全、經濟、美觀、實用的四項基本原則，打開創造與想象力，不斷突破束縛，展現鋼結構的獨特魅力。

參考文獻

[1] 俞麗華.大型公共建筑機電深化設計與各專業設計的配合[J].施工技術，2017（S2）：1483-1485.

[2] 盧巧玲.Tekla在鋼結構工程深化設計中的應用[J].科學與財富，2017（34）：5-6.

[3] 許亞磊，曹輝發，宋理志.關于鋼結構BIM中Tekla Structure模型導入Revit時數據信息完整性的分析[J].建筑鋼結構進展，2018，20（5）：109-113.