基于Tekla钢结构深化设计技巧研究

潘爽

摘 要：钢结构设计在现代建筑建造中发挥着巨大作用，钢结构设计的兴起成为工程建设领域里程碑式的发展，为解决传统钢结构深化手工制图难度大的问题，国内外很多设计单位、工程项目中都会采用Tekla来辅助完成钢结构深化设计，提高钢结构设计、施工质量。在此梳理了BIM技术在工程领域的综合应用，剖析Tekla建模准则，并针对具体问题提出了解决方法。

关键词：Tekla;钢结构;深化设计

1背景

在大型公共建筑中常含大量钢结构和异形幕墙，主体结构形式多为钢筋混凝土框架结构，部分为钢和混凝土的混合结构，面对钢结构整体体量大、构件及零部件形式多，如T形支撑，H型钢，箱环梁，曲形支撑等，多样的构件组合导致连接有多种形式，节点复杂，设计时无法给定准确图纸，施工时很多节点处会出现截面不整合的情况，因此钢结构设计施工成为工程项目建设一大难题。

2 BIM技术综合应用体系

项目在设计施工图阶段利用Tekla软件参数化、可视化、模型信息的关联性等特点完成钢结构二维图纸到三维立体模型的转换。同时运用Revit软件完成混凝土土建模型，运用MagiCAD软件完成给排水、电气、暖通及消防模型的建立。最后将钢结构模型、土建模型、安装模型整合导入Navisworks软件进行全专业模型碰撞检查，结合碰撞检查报告，根据设计施工规范优化模型，根据优化完成的工程模型导出项目文件检查校验。

通过Unity 3D对综合工程模型的材质、结构细部进行精细化处理并在Unity中添加交互动作，生成视频和全景图。最终将Unity 3D的模型方案上传BIMVR，生成VR三维动态观察文件。运用VR虚拟技术实现在虚拟世界体验建筑空间感、建筑空间设计、结构设计有无压迫感以及设计美感等感官体验。

3 Tekla 钢结构深化设计准则

3.1 Tekla建模目的、规范及原则

建模主要限于根据施工图完成，目的是完成施工图优化和深化设计，减少施工过程中的返工率;2018及其之前的revit版本并不支持钢结构深化设计，对于钢结构框架建模也比较复杂，在之后的版本中虽然增加了钢结构模块，但其节点库与Tekla相比不够完善，参数联动性也不够专业。Tekla专精于建筑工程的钢结构详图设计，经过多年的专业研究积累了丰富的节点库，可精细化处理结构细部设计，并对节点支撑、零件荷载进行分析，对结构应力应变复核，从而输出更为精确匹配的工程图纸。

第一阶段中遵循《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《点支式玻璃幕墙工程技术规程（CECS127：2001）》等一系列建筑设计规范，利用Tekla软件建立的钢结构模型主要用于节点设计，使复杂节点清晰呈现，更直观的解读复杂的二维图纸，攻克二维平面设计的技术性难题。节点设计的原则除了保证安全，还要经济，在满足强度要求的情况下，节点设计应该与施工安装水平相一致。

在第二阶段中将Tekla建立的钢结构模型与其他专业模型相整合，主要是协调好钢结构与其他专业设计方案的配合，处理好土建钢筋预留洞、机电设备预留洞、幕墙连接件等前期设计任务[1]，对已优化的管线设计完成进一步的钢结构管道支架设计，为保证钢结构质量及安全问题，根据已校核的设备及管线荷载，对于机电设备和管线的吊装禁止采用焊接方式，只能选择抱箍形式。

完成好两个阶段的任务之后，可以利用Tekla出图功能满足钢结构深化设计出图的需要。建立的钢结构模型涵盖了基本参数、工作流程、分析的全部参数信息，图纸和报告整合之后可输出所需文件，有效解决钢结构施工单位构件从实际生产到现场安装的各种各样的问题[2]。

3.2 Tekla建模范围与基点选择

在BIM技术的综合运用中，通常会使用多种BIM设计软件对项目进行多方面考察，实现模型在设计、施工、运维阶段的一模多用，为避免模型文件互导的过程中出现不必要发生的错误，节省建模时间和工作量，在项目开始之初，一定要熟读图纸，了解图纸设计的各项要求和指标，使用项目统一的模板文件，设置好项目基准点、项目测量点及项目信息，定义基点的内容包括在工程属性栏目中。在创建基点之前需要知道参考模型的坐标或在IFC文件输出中使用的坐标。

3.3 Tekla与其他BIM结构模型关系

IFC（Industry foundation classes）是目前建筑行业普遍认可的国际性公共数据文件格式标准，它也是解决Tekla Structure与Autodesk Revit模型互导问题的桥梁，该文件格式在大部分的BIM软件中都有良好的兼容性，但是，由于Tekla Structure软件为每个组件指定了所需的参数属性列，虽然Revit软件可以在后期自行添加参数属性列，并完善信息描述，但在导入之初Autodesk Revit软件中钢结构构件属性栏目不及Tekla Structure软件设置齐全，所以在互导的过程中空间的元素、材料和形状等属性。有时会在传递过程中发生丢失。Revit接收ifc格式文件有两种方式，一种是通过链接绑定将模型导入。但这种方式通常无法捕捉点从而不能被Revit识别，绑定后也会影响原始坐标[3]，为保证模型互导的准确性及可行性，我们一般采用另一种方法通过插件中“Tekla输入”功能导入，并能以这种方式识别点。

4 Tekla深化设计难点

4.1杆件编号错误或不连续

在建模过程中有时会被构件编号不连续的情况所影响，检查过后发现编号时并未出错，原因很可能是一些部件在建模时被编号，但后面该构件被删除了。通常情况下，在软件中删除后，数字编号是空缺的。可以通过去“设置”栏中点击“编号”命令，将“重新使用老编号”选项打开。也可在最终出图之前选中所有杆件，单机工具组中“工具”，再点击“编号”按钮，运行“取消所选杆件编号”的命令，然后将构件再一次编号，这样不仅能避免跳號的情况，还可以最大程度合并相同构件。

4.2設计图节点与软件节点库不匹配

按照图纸要求，部分图纸初步设计上的节点，不能通过软件中积累的节点库的单个节点一次性设定完成。软件不提供可选的节点，但可以自行定义用户个人节点，我们可以根据需要，在原始节点位置建立两个单独节点，将所需节点炸开后再将两个节点合并。做好节点后，使其成为一个节点整体，定义成用户个人节点，然后就可以在工程中规模化的复制粘贴，有效减少漏选漏焊情况，提高建模准确性。

4.3定位不准而产生的碰撞

模型建立完成后，需要检查构件间的碰撞问题，最常见的情形就是在创建零件时，没有确定具体的连接点，需要建立点来放置定位，其次是定位点建立后的拖动修改，很容易发生定位不准确和零件碰撞的现象。最后螺栓和部件复制不到位是也会对碰撞问题有直接影响，因为螺栓复制必须要连接件完全一致。否则，会与连接器上没有孔的螺栓发生碰撞。

4.4出图步骤繁琐造成图纸不精确

钢结构图纸深化设计工作对设计人员是一项巨大的挑战，需要图纸深化人员对钢结构有深入了解和研究，积累了钢结构工程实际经验，处理好出图时图纸大小和比例，视图选择，尺寸标注，图纸背景色，零件标志，定位标志，文本说明，3D效果图等一系列繁琐设置，每一步的失误都很容易造成后期调图困难。我们可以按照出图规范在软件中保存一套出图设置或建立常用快捷键，提高出图效率和准确性。

5 Tekla钢结构深化设计技巧总结

Tekla Structure软件的功能组合了实体建模，钢筋混凝土设计，钢结构分析，钢结构细部设计等多项专业应用模块。简洁明了的软件操作界面方便初学者使用，对于常规构件和复杂异形面构件，TeklaStructure都能方便快捷的处理。同时Tekla Strueture强大的数据交互功能使得他与其他BIM应用程序搭配融洽，方便不同专业设计师对统一的参考模型不用方面的设计和分析，或使用各种软件，以促进项目并行，加快设计工作，极大地方便了设计和修改设计。软件一般都能满足实际需求，在建模之前一定要先熟悉图纸，理解图纸，建模过程中可以在尊重原设计方案的基础上提出合理建议，完成建模工作后要将模型功能物尽其用，在此希望运用Tekla完成钢结构深化设计的设计师们以软件操作为基础，实际应用为首要，不忽视建筑设计安全、经济、美观、实用的四项基本原则，打开创造与想象力，不断突破束缚，展现钢结构的独特魅力。

参考文献

[1] 俞丽华.大型公共建筑机电深化设计与各专业设计的配合[J].施工技术，2017（S2）：1483-1485.

[2] 卢巧玲.Tekla在钢结构工程深化设计中的应用[J].科学与财富，2017（34）：5-6.

[3] 许亚磊，曹辉发，宋理志.关于钢结构BIM中Tekla Structure模型导入Revit时数据信息完整性的分析[J].建筑钢结构进展，2018，20（5）：109-113.