Tekla Structures在实际工程中的应用

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摘要： 本文介绍了tekla structures(xsteel) 软件的发展情况, 并通过其在工程的实际应用, 分析了该软件的功能特色及其主要应用范围, 同时对该软件的发展应用前景作出了展望。

关键词：Tekla Structures；设计；应用

近年来，随着我国国民经济的增长，国内的钢结构建筑迅猛发展，越来越多的建筑开始使用钢结构来建造。大批民用、工业钢结构建筑拔地而起。这对我们钢结构详图深化设计部门提出了更高的要求，手工拆图、平面出图越来越不能满足需要，速度慢、出错率高、精度差严重制约了工程的进度和质量。钢结构施工详图深化设计停留在二维的AutoCAD等软件阶段，依靠人工来想象建筑在空间中的形式，稍有不慎就会出错，导致安装时发生碰撞或无法连接，从而阻碍工程的进度，影响工程的质量。

三维详图软件Xsteel在实际工程中的运用和发展，解决了以往手工和AutoCAD等二维软件绘图所存在的问题。

1、TS的功能特点及优势

TS 是一套多功能的三维智能建模软件, 可以创建一个完整的三维模型, 其特有的基于模型的建筑系统可以精确地设计和创建出任意尺寸的、复杂的钢结构三维模型, 并且模型中包含加工制造以及安装

时所需的一切信息。

TS 可自动从创建的模型中生成加工详图、各类材料报表以及数控机床数据等。其创建的三维模型

中所有梁、柱、板、螺栓等构件都是智能的, 它们会自动对模型的修改做出调整。比如, 设计人修改了

一根梁或者柱的截面、长度、位置等杆件的相关信息,TS 会识别出该项改动, 然后自动对相关的节点、

图纸、材料表以及数控数据做出更新和调整。

TS 不但提供了交互式的、非常易用的操作工具, 而且提供海量的节点库。参数化节点的使用, 既

能满足通用化的要求, 还能满足目前日益复杂的各式连接方式的需要, 并且具备节点自动连接和构件节点碰撞校核功能。

TS 支持多个用户对同一个模型进行操作。建造大型项目时可真正做到多人在同一模型中同一时刻

协同工作。任何人添加新的杆件和节点, 或修改已有杆件, 数据文件都会自动更新, 保证了所有的协同

操作人员都在最新的结构模型中工作。

TS 还包含有一系列的同其他软件的数据接口, 这些接口可在设计的全过程中, 有效地向上连接设计以及分析软件, 向下连接制造控制系统, 在规划、设计、加工和安装全过程实现了信息共享, 避免了因信息不畅所导致的效率低下和工程风险。

总之,TS是一个功能强大的三维智能深化设计及详图绘制软件, 特别是在解决大型复杂钢结构工程的设计、深化、加工、安装的难点问题上具有独特的优势, 可以有效地提高生产效率和确保工程施工质量。

。2、TS在结构设计过程中的应用

TS与许多结构设计软件有良好的接口, 将设计软件中的三维模型直接导人, 就可获得更为直观的三维空间实体模型, 有助于更为准确、更加直观地认识结构杆件的空间关系,并完成复杂节点的计算与设计。由于所有工程的信息都集于一个模型, 建筑结构之间的专业配合不再需要用繁多的图纸进行沟通和交流, 通过TS模型可以始终反映工程的当前状态, 建筑设计过程中的各个专业都可以共享这些信息。

中信森林湖•兰溪谷二期会所工程为空间结构, 建筑造型想象丰富，形象生动，空间变化多样, 整个建筑宛如一片树叶(图1)。其结构形式复杂, 杆件形式多样, 结构中的钢梁杆件大量采用弧形梁的形式, 且弧形梁杆件半径各异、角度不同, 因此结构中很难找到角度完全相同的节点, 用二维绘图软件对这样结构复杂、节点繁多的项目进行设计放样难度极大。用平面绘图软件无法直观、清晰地表达杆件的定位, 更不利于设计师对整个项目有宏观的认识,而 TS在处理三维空间结构上具有强大的优势,因此我们决定在中信森林湖•兰溪谷二期会所工程设计中使用TS。

中信森林湖•兰溪谷二期会所工程结构计算采用SAP2000软件完成,TS将SAP2000的计算模型导人,直接获取计算模型中的杆件截面和定位信息。获取每根杆件的曲率, 观察杆件相交点的情况, 在模型中模拟节点的真实状态, 在设计阶段实现对结构的仿真,建筑设计过程中的各个专业通过TS三维空间实体模型进行更为有效、更为直观的沟通。利用TS的三维空间模拟、沟通和计算,分析局部节点与整体结构的相互关系,确定样式美观、受力合理的节点形式, 增进了设计中的实效性。

TS完成三维模型后,将自动生成结构布置图、构件图和零件图等, 并确保图纸100%的准确。TS改变传统的设计过程, 不再需要通过文字和二维图纸进行沟通, 也不再需要根据设计的修改反复绘制图纸, 更不必担心图纸中会因为人为因素的错误, 而导致施工过程中设计单位要对已经完成的项目重新投人人员进行校核和更改, 真正提高设计阶段的效率。

3、TS在钢结构深化设计中的应用

作为TS软件应用最广泛的钢结构深化设计领域, 软件能够进行的三维实体模拟优势使现场拼装的工作在深化期间就可以用软件进行真实的模拟, 确保实际工程安装中的安装质量和安装进度实施。

TS完成三维模型后,将自动生成结构布置图、构件图和零件图等, 并确保图纸100%的准确。TS改变传统的设计过程, 不再需要通过文字和二维图纸进行沟通, 也不再需要根据设计的修改反复绘制图纸, 更不必担心图纸中会因为人为因素的错误, 而导致施工过程中设计单位要对已经完成的项目重新投人人员进行校核和更改, 真正提高设计阶段的效率

1、 应用实例1---江阴马路牌坊

本工程为江阴市霞客大道门楼牌坊，主要有5根变截面格构柱通过前后两片桁架连接而成（图3）。远远望去就像一把巨大的扇子，迎接着八方来客。

2、 应用实例2---渤海明珠

本项目为营口市山海广场的海上部分，主要功能包括位于桁架顶端的观海平台，位于建筑中心的明珠广场，以及位于桁架中部的休闲观演坐席，用于小型的演出活动。（图4、图5）整个建筑有22榀,外伸悬臂桁架通过弦杆、支撑连接而成，远眺犹如一只贝壳漂浮在海面之上。每榀桁架都有不同的倾斜角度,构件均为三维倾斜, 构件空间角度较多, 节点形式复杂,尺寸放样困难, 而TS直观的三维效果, 准确的三维模拟和高效精确的空间放样功能确保在三维空间中真实模拟节点的尺寸, 圆满地配合设计院解决了复杂节点的放样问题, 而且TS能提供构件上相关控制的三维坐标, 为现场安装提供了可靠的数据, 极高地增加了现场安装的精度。

4、发展前景

目前,TS已经在70多个国家和地区得到了广泛应用, 在中国已经有100多家公司购买和使用该软

件。2005年全国建筑钢结构年产值排名前10位的企业中有8 家为TS软件用户。在2005年获得全国建

筑《钢结构金奖》的160个项目中, 有近60%的项目由TS的用户完成。正在建设中的上海环球金融中

心、北京国际贸易中心三期及2008奥运及配套项目工程等重大项目也都使用了TS软件进行设计深化工

作。在上述大型钢结构工程项目的投标、设计、深化、加工和安装的每一个流程中, 我们都可以感受到

TS软件带来的前所未有的快捷和方便, 都可以感受到TS软件带来的产品质量及效率的提高和效益的增

长。因此, 我们有理由相信,TS软件已经成为当今钢结构设计、加工制作和安装领域所必不可少的技术手段, 它的广泛应用, 必将推动我国钢结构建筑行业的技术进步和发展。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。