Tekla在异形装配式钢结构建模及预算中的应用

郑惠珍

（黎明职业大学 土木建筑工程学院，福建 泉州362000）

Tekla 作为BIM 软件之一，具有强大的3D 视图功能，可实现各种复杂空间异形结构的建模，而3D模型的成功搭建对Tekla在装配式钢结构工程中的应用和推广具有重要意义［1］。目前对于Tekla 软件在预结算中的研究应用较少，周淳［2］将Tekla软件应用于实际大跨异形钢结构项目中，研究其在项目技术管理上的优势。董爱平［3］分别利用Revit 软件和Tekla 软件进行钢结构建模，并对两种软件统计的工程量及手算工程量进行对比。李美峰［4］主要研究利用Tekla 进行异形输电塔的建模方法。杨斌［5］从结算的角度研究利用Tekla软件进行钢结构防腐和防火面积的统计的应用及优缺点。Geogi I.Petrov［6］主要利用Tekla软件进行曼哈顿西塔复杂结构的建模。Tekla 模型包含所有钢结构构件和完整的材料性能数据，利用基于云的3D建模和网络会议，可实时共享和有效传递工程设计信息。本文以某圆弧采光顶钢屋盖为例，分析Tekla 软件在装配式钢结构工程建模及预算中的应用。

1 工程概况

某装配式钢结构办公楼顶为圆弧采光顶，为单层空间网格结构，屋盖部分长46.8 m、宽46.8 m，钢结构部分总高度为7.875 m，建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，设防烈度为7度（0.10 g），设计地震分组为第二组，场地类别三类。圆钢管管材采用热轧焊管或无缝管材，材质为Q345B。球面网壳钢管采用相贯焊连接。

2 圆弧采光顶Tekla建模应用

复杂装配式钢结构工程的Tekla模型创建准备工作和常规结构类似，其一是熟悉理解设计图纸；其二是进行必要的软件初始设置，如背景颜色、显示深度及补充材质库、截面库等［7］，这些初始设置也可以录制成宏，每次建模直接运行宏即可。Tekla常规建模方法是对三维空间进行切割，在多个二维平面图上进行创建，但是这种方法对于复杂装配式钢结构来说太过复杂，频繁地切换不同视图也容易产生错误，因此以某圆弧采光顶钢屋盖为例进行分析，说明如何快速准确地进行复杂装配式钢结构工程的Tekla软件建模。

2.1 Tekla建模

某装配式钢结构办公楼顶为圆弧采光顶，其Tekla 3D模型如图1所示。

该Tekla模型的难点在于其空间圆弧形状，建模步骤如下：

首先进行基础视图设置，也可以用设置宏的方式进行创建；然后开始创建轴线，切换到中间轴立面图，在该立面图上找到圆心，根据球体半径绘制辅助圆和辅助线等分确定圆杆位置（图2）；最后切换到3D 视图，利用辅助线先创建两根折形梁，并对折形梁进行倒圆角命令创建圆杆（图3）。

图1 异形圆弧采光顶Tekla 3D模型

图2 辅助圆绘制

图3 两根弧形梁

利用两根绘制好的圆杆进行旋转复制，指定旋转中心，选择复制的份数和旋转中心，即可进行旋转复制操作（图4）。接下来绘制径向杆件，杆件沿弧线八等分，在M 视图绘制一条辅助线，并将该辅助线进行旋转复制，用以确定径向杆件位置，同圆弧杆件类似，绘制一份后回到3D 视图进行旋转复制即可（图5）。

图4 旋转复制弧形梁

图5 弧形梁效果图

该采光顶造型建模的关键点主要是注意圆弧辅助线绘制、等分点的确定以及利用折形梁和倒圆角绘制曲梁及旋转复制。

2.2 建模应用难点

Tekla 软件在空间异形装配式钢结构工程上的应用主要存在如下问题：

（1）利用系统节点三角形生成器模拟曲板操作较复杂，工作量较大，容易出错。

（2）对于空间异形装配式钢结构工程而言，节点深化工作繁杂、工作效率低。

（3）软件自动生成图纸后，尚需对图纸尺寸、焊缝等标注及图纸排版进行调图，图纸数量较多时，该工作琐碎繁杂，工作效率降低。

3 Tekla在钢构预算中的应用

3.1 Tekla出图

Tekla软件有强大的出图功能，在出图前先进行编号、模型校核、碰撞检查、螺栓和焊缝检查等，模型检查、修正确认完毕即可生成各类平面图、剖面图、零件图、构件图、整体布置图等。本工程自动生成的零件图如图6所示，图6中包含零件的规格、长度、材质、数量、单重、总重等，便于预算核对和后续钢结构厂加工下料；若后期模型有所变更，对软件进行编号修改后即可更新图纸，十分便捷。

3.2 Tekla输出格式

Tekla软件可输出多种格式，可输入输出为IFC格式，从而汇入Open BIM 系统；可输入输出为Tekla BIMsight 格式，供项目各方共享模型，从而实现信息共享与协同合作；可输出为NC格式，NC文件可导入自动排料软件中，从而提高原材料订购效率；可将模型输出为网页版格式，便于工程管理者在没有安装Tekla软件的时候随时查看结构3D模型。网页版如图7所示。

图6 Tekla零件图

图7 某圆弧采光顶钢屋盖Tekla网页格式

3.3 统计报表

Tekla三维模型建立完毕，软件可通过生成各类报告进行材料的统计，如材料计划清单、构件清单毛重和净重、螺栓报表、零件清单、焊缝清单等，此类报表是项目估算、预算、材料采购和工程管理的依据。若3D模型发生变更，相应的统计报表也可自动更新。

Tekla材料统计报告如图8所示，报告中包含各种型材材质、数量、长度、单重和总重，便于造价工作人员进行清单编制及计价，精确的预算能够降低投标风险。此外，导出的螺栓报表提供了螺栓的标准、尺寸和数量，零件清单包含零件的数量、材质、长度、面积及重量，便于采购、加工、制作，同时导出的零件表面积还可用于统计钢结构防腐和防火的涂装面积。为便于分类统计，在建模时可利用软件的状态管理器对不同构件进行分类设置，便于单独统计各构件工程量。

3.4 Tekla在钢结构预算中的优势及不足

Tekla软件应用于工程预算的优势如下：

（1）Tekla3D模型创建完毕，可自动导出预算所需的各类图纸及工程量统计报表，且随着工程进度的不同，3D 模型若进行修改，软件可自动更新图纸和材料统计清单，特别是对异形构件和大型结构而言，手算繁杂且误差大，Tekla 软件的应用提高了预算的效率，减小了误差。

（2）不同国家和地区都有各自的建设规范和材料标准，且随着材料和工程技术的发展，规范和标准也会有所调整。Tekla 软件有针对不同国家的安装环境，有不同的语言环境及截面型材库，用户也可根据需要添加符合规格的型材，规范了材料的采购。

Tekla软件应用于工程预算的不足之处如下：

图8 材料统计清单

（1）我国预算规则复杂，不仅有全国统一的清单规范，针对不同地区还有各自的定额规则。但是Tekla软件中没有内置这些规则，有待开发一些内置这些规则的插件。

（2）软件工程量统计的准确性取决于模型创建是否精准，对于模型中有重叠的部分，软件默认没有扣除重叠部分面积，会导致统计结果有误差，对于重叠部分需手工进行核实或软件更新补丁进行修改。