Tekla structure软件在滁州中学体育馆屋盖结构深化设计中的应用

周 伟 杜伸云

(中铁四局集团钢结构有限公司，合肥230021)

1 工程概况

滁州中学体育馆总建筑面积为20 057m2，建筑高度为30.2m。屋盖主结构16榀桁架，正中央1榀环形主桁架与16榀主桁架连接形成发散的结构形式(见图1)，其外观造型像一朵含苞待放、玉瓣金心的巨大“滁菊”[1]。

图1 滁州中学体育馆效果图

2 深化设计

体育馆屋盖中间为圆形，四周为带圆角的“正方形”。16榀桁架呈发散状，导致16榀桁架之间的屋面坡度不一致。这为屋面及墙面的深化设计带来了难度，尤其是在四周的拐角位置。为了解决深化设计的难点及最大限度地利用原设计的成果，采用了CAD协同Tekla Structure进行深化设计建模，然后通过三维信息模型为后续的加工制造、现场安装服务[2]。下边主要介绍屋盖结构深化设计的步骤及要点:

2.1 主结构建模

按照原设计结果对三维线框模型按管材进行图层分类[5]，然后分步导入Tekla软件，从而得到屋盖主结构的信息模型(见图2)，然后在Tekla软件中对导入的零构件进行编辑[3]。相比在Tekla软件中重新建模，这样的建模方式大大提高了建模的效率。

图2 将CAD线框导入到tekla软件进行主结构建模

2.2 主檩条深化

主檩条位于主桁架正上方，通过檩托与主桁架相连接。屋顶部分的主檩条为H型钢，墙面部分为圆管，均呈直线型(见图3)，深化设计相对容易。

图3 墙面和屋面直线部分深化设计

墙面和屋面结合处的弧形区域，是主檩条深化设计的难点。以主桁架为基准，分别定位主檩条沿墙立面曲面及主桁架立面平面，并通过软件的“线面交点”工具找出两个面相交的关键点并连接成折线段，再拟合成曲线从而深化出部位的檩条(见图4)[4]。

图4 墙面和屋面结合处的弧形区域深化设计过程

檩托是檩条与主桁架之间的连接节点，屋面檩托呈“π”字形，墙面檩托的断面为“十”字形(见图5)。墙面檩托的形状随着结构的标高变化而变化，同一榀桁架上的墙面檩托形状各不相同。通过主桁架上的檩托中心点作檩条中心线的垂线，然后以此为中心对檩托进行建模，主要用到的工具的“两点创建视图”，在对应的视图平面内创建“多边形板”，从而完成檩托的深化设计[6]。

图5 檩托的深化设计

2.3 次檩条深化

次檩条连接在主檩条之间，将屋面及墙面的连接成空间的“曲面”。由于本工程空间结构复杂，导致次檩条种类繁多，形状复杂，深化设计难度较大。通过Tekla Structure软件，以主檩条为基准进行次檩条的深化设计，并对模型中有碰撞的部位进行局部调整，并基于模型输出施工图(见图6)。

图6 次檩条深化设计节点细部(含相贯线展开图)及模型截图

至此，基于Tekla软件的整个屋盖钢结构部分深化设计全部完成。直观的三维模型，准确的施工图纸，提高了工厂加工的效率，实现了工厂构件零错误，从而保证了后期施工的顺利进行(见图7)[7]。

图7 施工现场照片与模型对比

3 结语

利用Tekla Structure对本项目进行建模，通过信息模型输出施工所需的各种数据，解决了复杂空间结构的深化设计难点及后期工程施工中的问题[8]。这种基于信息模型的工程施工方式较以往的二维CAD有着不可比拟的优势，保证了工程建设的质量，节约了工程的成本，对类似工程的深化设计提供了一定的参考价值。

[1]徐莉.滁州中学体育馆单层网壳施工安装研究[J].安徽建筑，2013.03.

[2]丁一峰，陆华，李文杰.信息化预拼装在钢结构成品检验中的应用[J].土木建筑工程信息技术，2012，4(1):52-56.

[3]《钢结构工程施工验收规范》(GB50205-2001).

[4]《钢结构设计规范》(GB50017-2003).

[5]赵红.AuoCAD中外部图形引用的实现方法[J].甘肃科技，2003.03.

[6]蒋文雅，麻秀娟.采用Tekla Structure软件进行异型结构建模[J].石油工程建设，2014.04.

[7]何关培，王轶群，应宇垦.BIM总论[M].中国建筑工业出版社，2011.

[8]傅筱.建筑信息模型带来的设计思维和方法的转型[J].建筑学报，2009.