Tekla Structures在變電站鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用

陸天培 姚煒 王富 王明輝 王勝浩

（浙江省送變電工程有限公司 浙江 杭州 310016）

引言

傳統(tǒng)變電站所采用的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)脫離時代綠色發(fā)展的需要。隨著變電站設(shè)計(jì)的精細(xì)化程度提高，同時對結(jié)構(gòu)信息化和建造數(shù)字化也有著越來越高的要求。使用Tekla Structures軟件可以串聯(lián)施工圖設(shè)計(jì)、鋼構(gòu)件加工和現(xiàn)場安裝等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)變電站鋼結(jié)構(gòu)工程的全過程信息化管理。近年來，國網(wǎng)公司提出“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化加工、機(jī)械化施工、模塊建設(shè)”的工作要求。因此，本文將以某110kv裝配式鋼框架變電站工程為例，分析Tekla Structures軟件在該工程中的具體應(yīng)用，旨在提升設(shè)計(jì)效率、縮短施工周期、保證電網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量。

1 二次深化設(shè)計(jì)

原始設(shè)計(jì)圖紙是從滿足變電站功能要求出發(fā)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要考慮的是外觀、功能、承載能力和安全使用狀態(tài)等指標(biāo)。而二次深化設(shè)計(jì)是指在原設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)和安裝的情況，對圖紙進(jìn)行細(xì)化、補(bǔ)充和完善。其主要目的是依靠模型和圖紙的協(xié)同關(guān)系，將設(shè)計(jì)藍(lán)圖轉(zhuǎn)化為工廠能夠加工的圖紙和文件。

1.1 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

Tekla Structures軟件具有豐富的節(jié)點(diǎn)庫，系統(tǒng)提供600余種常見形式的節(jié)點(diǎn)來滿足用戶需求。同時，Tekla Structures的節(jié)點(diǎn)還具有智能性。只要在主體結(jié)構(gòu)指定位置使用該命令，正確填寫相關(guān)參數(shù)后，選擇主次部件，便可完成節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建。此外，用戶還可根據(jù)工程實(shí)際需要，對相關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行二次開發(fā)，制定新的節(jié)點(diǎn)類型。上述所有節(jié)點(diǎn)均可直接調(diào)用，具有隨時查詢、即刻修改的特點(diǎn)。

1.2 碰撞校核

碰撞問題一般分為以下兩種: 一是實(shí)體構(gòu)件之間的交叉，為硬碰撞;二是構(gòu)件之間距離不滿足安裝需求，為間隙碰撞［1］。Tekla Structures 軟件自帶的碰撞檢查功能可以在建模過程中及時對模型的整體或部分的碰撞進(jìn)行檢查與修改，避免在施工時才后知后覺，從而減少因設(shè)計(jì)變更造成的工期延誤和費(fèi)用增加的問題。

本工程的豎向墻檁與柱腳部分產(chǎn)生硬碰撞。深化后抬高檁條標(biāo)高至避開柱腳底板或加勁板，鏤空部分采用下掛角鋼或小方管。

原設(shè)計(jì)9.300m標(biāo)高處的橫向墻檁采用螺栓和鋼柱的承托板連接。由于其所在的豎向墻檁和鋼柱為工廠加工的一體化構(gòu)件，深化設(shè)計(jì)后考慮到現(xiàn)場無螺栓安裝空間，故該處改為焊接連接。

2 數(shù)字化生產(chǎn)

在生產(chǎn)制造階段，Tekla Structures 軟件可將模型的構(gòu)件信息輸出為 DSTV 格式的NC 文本文件。DSTV 格式德國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會 (Deutsche Stahlbau-Verband) 定義的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，基本每個零件都有與之對應(yīng)的DSTV。在零件切割下料過程中，NC 文本文件可以配合套料軟件，生成可供數(shù)控切割機(jī)操作的程序。本工程是將三維模型生成的NC 文本數(shù)據(jù)直接輸入FICEP設(shè)備，在確保精度的前提下，讓機(jī)器自主識別零件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)。

3 施工管理

Tekla Structures可以利用三維模型的數(shù)據(jù)自動生成材料清單，用于前期的材料采購；在安裝前進(jìn)行可以可視化模擬施工，優(yōu)化鋼構(gòu)件吊裝順序；在施工時可以借助4D模型，動態(tài)調(diào)整工期安排。

3.1 材料統(tǒng)計(jì)

按照傳統(tǒng)的CAD進(jìn)行節(jié)點(diǎn)放樣的形式進(jìn)行算量，不僅加大了算量的難度，而且所得出工程量的精度也無法保障。本工程利用Tekla Structures軟件，將三維模型數(shù)據(jù)化，在準(zhǔn)確計(jì)算工程量的同時自動生成材料清單?？紤]到施工現(xiàn)場空間小，而鋼構(gòu)件體量大的特點(diǎn)，采購部門就該清單的需求情況與技術(shù)人員討論分析，制定出合理的加工發(fā)貨順序清單，并要求廠家照此操作。這樣便可有條不紊地推動安裝工作進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。

3.2 可視化模擬施工

創(chuàng)建可視化工程狀態(tài)前，定義些顏色和替換設(shè)置，即用不同顏色顯示各組零件的安裝計(jì)劃，并根據(jù)日期規(guī)則選取對象組。本工程模擬現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)拼裝時，多次進(jìn)行吊裝場地選址和構(gòu)件安裝次序的合理性分析。同時，針對作業(yè)易忽視的危險點(diǎn)，如生命繩的架設(shè)、工作位的轉(zhuǎn)移和作業(yè)吊籃安置的可行性等安全施工內(nèi)容進(jìn)行預(yù)估策劃。

3.3 進(jìn)度管控

在施工管理階段，可利用Tekla Structures軟件的任務(wù)管理器功能建立4D模型，并在相應(yīng)界面下繪制甘特圖，對構(gòu)件的加工、實(shí)際進(jìn)場和安裝時間進(jìn)行合理規(guī)劃。在本工程該功能主要應(yīng)用于施工安裝階段。材料進(jìn)場前，在軟件中標(biāo)記各構(gòu)件的安裝開始及完成時間，并每隔兩周導(dǎo)出實(shí)際施工進(jìn)度清單與計(jì)劃進(jìn)度清單比較，進(jìn)行質(zhì)量進(jìn)度管控。

4 結(jié)語

Tekla Structures軟件將3D模型與圖紙關(guān)聯(lián)，在人機(jī)交互的過程中，可輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的修改和調(diào)用，為變電站鋼結(jié)構(gòu)工程施工管控提供極大便利，但在動畫模擬施工和4D模型創(chuàng)建等方面仍需進(jìn)一步發(fā)展。