Tekla在異形裝配式鋼結(jié)構(gòu)建模及預(yù)算中的應(yīng)用

鄭惠珍

（黎明職業(yè)大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，福建 泉州362000）

Tekla 作為BIM 軟件之一，具有強大的3D 視圖功能，可實現(xiàn)各種復(fù)雜空間異形結(jié)構(gòu)的建模，而3D模型的成功搭建對Tekla在裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用和推廣具有重要意義［1］。目前對于Tekla 軟件在預(yù)結(jié)算中的研究應(yīng)用較少，周淳［2］將Tekla軟件應(yīng)用于實際大跨異形鋼結(jié)構(gòu)項目中，研究其在項目技術(shù)管理上的優(yōu)勢。董愛平［3］分別利用Revit 軟件和Tekla 軟件進行鋼結(jié)構(gòu)建模，并對兩種軟件統(tǒng)計的工程量及手算工程量進行對比。李美峰［4］主要研究利用Tekla 進行異形輸電塔的建模方法。楊斌［5］從結(jié)算的角度研究利用Tekla軟件進行鋼結(jié)構(gòu)防腐和防火面積的統(tǒng)計的應(yīng)用及優(yōu)缺點。Geogi I.Petrov［6］主要利用Tekla軟件進行曼哈頓西塔復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建模。Tekla 模型包含所有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和完整的材料性能數(shù)據(jù)，利用基于云的3D建模和網(wǎng)絡(luò)會議，可實時共享和有效傳遞工程設(shè)計信息。本文以某圓弧采光頂鋼屋蓋為例，分析Tekla 軟件在裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程建模及預(yù)算中的應(yīng)用。

1 工程概況

某裝配式鋼結(jié)構(gòu)辦公樓頂為圓弧采光頂，為單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，屋蓋部分長46.8 m、寬46.8 m，鋼結(jié)構(gòu)部分總高度為7.875 m，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，設(shè)計使用年限為50年，設(shè)防烈度為7度（0.10 g），設(shè)計地震分組為第二組，場地類別三類。圓鋼管管材采用熱軋焊管或無縫管材，材質(zhì)為Q345B。球面網(wǎng)殼鋼管采用相貫焊連接。

2 圓弧采光頂Tekla建模應(yīng)用

復(fù)雜裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程的Tekla模型創(chuàng)建準(zhǔn)備工作和常規(guī)結(jié)構(gòu)類似，其一是熟悉理解設(shè)計圖紙；其二是進行必要的軟件初始設(shè)置，如背景顏色、顯示深度及補充材質(zhì)庫、截面庫等［7］，這些初始設(shè)置也可以錄制成宏，每次建模直接運行宏即可。Tekla常規(guī)建模方法是對三維空間進行切割，在多個二維平面圖上進行創(chuàng)建，但是這種方法對于復(fù)雜裝配式鋼結(jié)構(gòu)來說太過復(fù)雜，頻繁地切換不同視圖也容易產(chǎn)生錯誤，因此以某圓弧采光頂鋼屋蓋為例進行分析，說明如何快速準(zhǔn)確地進行復(fù)雜裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程的Tekla軟件建模。

2.1 Tekla建模

某裝配式鋼結(jié)構(gòu)辦公樓頂為圓弧采光頂，其Tekla 3D模型如圖1所示。

該Tekla模型的難點在于其空間圓弧形狀，建模步驟如下：

首先進行基礎(chǔ)視圖設(shè)置，也可以用設(shè)置宏的方式進行創(chuàng)建；然后開始創(chuàng)建軸線，切換到中間軸立面圖，在該立面圖上找到圓心，根據(jù)球體半徑繪制輔助圓和輔助線等分確定圓桿位置（圖2）；最后切換到3D 視圖，利用輔助線先創(chuàng)建兩根折形梁，并對折形梁進行倒圓角命令創(chuàng)建圓桿（圖3）。

圖1 異形圓弧采光頂Tekla 3D模型

圖2 輔助圓繪制

圖3 兩根弧形梁

利用兩根繪制好的圓桿進行旋轉(zhuǎn)復(fù)制，指定旋轉(zhuǎn)中心，選擇復(fù)制的份數(shù)和旋轉(zhuǎn)中心，即可進行旋轉(zhuǎn)復(fù)制操作（圖4）。接下來繪制徑向桿件，桿件沿弧線八等分，在M 視圖繪制一條輔助線，并將該輔助線進行旋轉(zhuǎn)復(fù)制，用以確定徑向桿件位置，同圓弧桿件類似，繪制一份后回到3D 視圖進行旋轉(zhuǎn)復(fù)制即可（圖5）。

圖4 旋轉(zhuǎn)復(fù)制弧形梁

圖5 弧形梁效果圖

該采光頂造型建模的關(guān)鍵點主要是注意圓弧輔助線繪制、等分點的確定以及利用折形梁和倒圓角繪制曲梁及旋轉(zhuǎn)復(fù)制。

2.2 建模應(yīng)用難點

Tekla 軟件在空間異形裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程上的應(yīng)用主要存在如下問題：

（1）利用系統(tǒng)節(jié)點三角形生成器模擬曲板操作較復(fù)雜，工作量較大，容易出錯。

（2）對于空間異形裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程而言，節(jié)點深化工作繁雜、工作效率低。

（3）軟件自動生成圖紙后，尚需對圖紙尺寸、焊縫等標(biāo)注及圖紙排版進行調(diào)圖，圖紙數(shù)量較多時，該工作瑣碎繁雜，工作效率降低。

3 Tekla在鋼構(gòu)預(yù)算中的應(yīng)用

3.1 Tekla出圖

Tekla軟件有強大的出圖功能，在出圖前先進行編號、模型校核、碰撞檢查、螺栓和焊縫檢查等，模型檢查、修正確認(rèn)完畢即可生成各類平面圖、剖面圖、零件圖、構(gòu)件圖、整體布置圖等。本工程自動生成的零件圖如圖6所示，圖6中包含零件的規(guī)格、長度、材質(zhì)、數(shù)量、單重、總重等，便于預(yù)算核對和后續(xù)鋼結(jié)構(gòu)廠加工下料；若后期模型有所變更，對軟件進行編號修改后即可更新圖紙，十分便捷。

3.2 Tekla輸出格式

Tekla軟件可輸出多種格式，可輸入輸出為IFC格式，從而匯入Open BIM 系統(tǒng)；可輸入輸出為Tekla BIMsight 格式，供項目各方共享模型，從而實現(xiàn)信息共享與協(xié)同合作；可輸出為NC格式，NC文件可導(dǎo)入自動排料軟件中，從而提高原材料訂購效率；可將模型輸出為網(wǎng)頁版格式，便于工程管理者在沒有安裝Tekla軟件的時候隨時查看結(jié)構(gòu)3D模型。網(wǎng)頁版如圖7所示。

圖6 Tekla零件圖

圖7 某圓弧采光頂鋼屋蓋Tekla網(wǎng)頁格式

3.3 統(tǒng)計報表

Tekla三維模型建立完畢，軟件可通過生成各類報告進行材料的統(tǒng)計，如材料計劃清單、構(gòu)件清單毛重和凈重、螺栓報表、零件清單、焊縫清單等，此類報表是項目估算、預(yù)算、材料采購和工程管理的依據(jù)。若3D模型發(fā)生變更，相應(yīng)的統(tǒng)計報表也可自動更新。

Tekla材料統(tǒng)計報告如圖8所示，報告中包含各種型材材質(zhì)、數(shù)量、長度、單重和總重，便于造價工作人員進行清單編制及計價，精確的預(yù)算能夠降低投標(biāo)風(fēng)險。此外，導(dǎo)出的螺栓報表提供了螺栓的標(biāo)準(zhǔn)、尺寸和數(shù)量，零件清單包含零件的數(shù)量、材質(zhì)、長度、面積及重量，便于采購、加工、制作，同時導(dǎo)出的零件表面積還可用于統(tǒng)計鋼結(jié)構(gòu)防腐和防火的涂裝面積。為便于分類統(tǒng)計，在建模時可利用軟件的狀態(tài)管理器對不同構(gòu)件進行分類設(shè)置，便于單獨統(tǒng)計各構(gòu)件工程量。

3.4 Tekla在鋼結(jié)構(gòu)預(yù)算中的優(yōu)勢及不足

Tekla軟件應(yīng)用于工程預(yù)算的優(yōu)勢如下：

（1）Tekla3D模型創(chuàng)建完畢，可自動導(dǎo)出預(yù)算所需的各類圖紙及工程量統(tǒng)計報表，且隨著工程進度的不同，3D 模型若進行修改，軟件可自動更新圖紙和材料統(tǒng)計清單，特別是對異形構(gòu)件和大型結(jié)構(gòu)而言，手算繁雜且誤差大，Tekla 軟件的應(yīng)用提高了預(yù)算的效率，減小了誤差。

（2）不同國家和地區(qū)都有各自的建設(shè)規(guī)范和材料標(biāo)準(zhǔn)，且隨著材料和工程技術(shù)的發(fā)展，規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)也會有所調(diào)整。Tekla 軟件有針對不同國家的安裝環(huán)境，有不同的語言環(huán)境及截面型材庫，用戶也可根據(jù)需要添加符合規(guī)格的型材，規(guī)范了材料的采購。

Tekla軟件應(yīng)用于工程預(yù)算的不足之處如下：

圖8 材料統(tǒng)計清單

（1）我國預(yù)算規(guī)則復(fù)雜，不僅有全國統(tǒng)一的清單規(guī)范，針對不同地區(qū)還有各自的定額規(guī)則。但是Tekla軟件中沒有內(nèi)置這些規(guī)則，有待開發(fā)一些內(nèi)置這些規(guī)則的插件。

（2）軟件工程量統(tǒng)計的準(zhǔn)確性取決于模型創(chuàng)建是否精準(zhǔn)，對于模型中有重疊的部分，軟件默認(rèn)沒有扣除重疊部分面積，會導(dǎo)致統(tǒng)計結(jié)果有誤差，對于重疊部分需手工進行核實或軟件更新補丁進行修改。