BIM钢结构深化:Tekla Structures 21.0建模/深化/工程应用实战
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1.1 Tekla Structures概述

对建筑师而言,在建筑流程中只需要绘制CAD设计图即可完成自己的任务,通过Tekla Structures绘制3D BIM模型的主要目的是给业主提供更接近建筑设计实体的模型,但是Tekla Structures在建筑外观的设计上并不擅长,因此导入使用Tekla Structures设计的BIM模型对建筑师而言并没有太明显的帮助。

目前解决Tekla Structures无法绘制逼真外观问题的方法是先用SketchUp绘制出逼真的模型,再导入Tekla Structures中。但是这样的过程相当麻烦且步骤烦琐,因此未来研发人员可对Tekla Structures内部的外观设计进行研发,如使用接头目录绘制出一套能够快速创建多种逼真模型外观的窗口和接口等,让建筑师也可以受益于Tekla Structures绘制的BIM模型,使得建筑的流程更为高效。

对结构分析师而言,虽然建筑师不采用Tekla Structures绘制BIM模型的可能性较大,但是如果他们在建筑流程的后续过程中绘制出了BIM模型,那么结构分析师在重新分析结构时就可通过Link文件的传输省下大部分时间。

对施工方而言,Tekla Structures绘制的BIM模型可以减少建筑施工时遇到的困难,或是让办事效率更高,如方便对设计对象进行干涉检查、建筑信息的提供和报表的绘制等,这些改变都可以明显地提高工作效率。尤其是在进行施工作业的辅助过程中,使用Tekla Structures较明显的优点是可以结合结构分析软件分析BIM模型的结构。由于Tekla Structures软件内部无法分析自己建立的分析模型,因此需要依靠其他的结构分析软件来确认其设计的模型的安全性,这使得目前将Tekla Structures和结构分析软件进行结合的研究颇为广泛。

1.1.1 Tekla Structures软件基本功能介绍

Tekla Structures是Tekla公司出品的钢结构详图设计软件。图1-1所示为Tekla Structures的Logo。Tekla Structures的完整深化设计是一种从加工生产到项目管理流程内容的配置,囊括了每个细部设计专业所用的专业模块。用户可以用它创建钢结构和混凝土结构的3D模型,然后生成制造和架设阶段等所使用的输出数据。

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图1-1

1993年,Tekla公司推出了用于钢结构设计的工程软件Xsteel,经过几年的发展后,将其更名为Tekla Structures,并于2004年正式发布。它包括供设计人员使用的钢结构细部设计、混凝土细部设计和钢筋混凝土细部设计等模块。Tekla Structures在建筑工程的钢结构深化设计中具有非常大的优势(图1-2所示为钢筋深化设计示意图),它既可以进行宏观的外观设计(图1-3所示为钢桁架的3D示意图),又可以进行微缝的焊接、螺栓设计(图1-4所示为梁柱端头节点示意图)。在设计完成后,还可用Tekla Structures进行碰撞检查、合并模型等分析,并产生所需的数量明细表,其中的工程时间轴功能还可模拟各个工程阶段的模型变化。此外,Tekla Structures还支持导入DWG、DGN和XML等许多目前常用格式的设计文件,也能通过IFC的输入/输出功能,以IFC模型来进行设计变更的信息对比。

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图1-2

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图1-3

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图1-4

提示

Tekla Structures中的3D模型包含设计、制造和构装的全部信息需求,所有的图纸和报告被完全整合在模型中并产生一致的输出文件。与以前使用的设计文件系统相比,Tekla Structures能获得更高的效率和更好的结果,让设计者可以在更短的时间内做出更准确的设计。此外,Tekla Structures还能有效地控制整个结构设计的流程,使设计信息的管理通过共享的3D界面得到提升。

1.1.2 Tekla Structures在BIM中的应用

Tekla Structures建模软件的优势是为建筑模型的内部提供更为细腻的设计,但它不会过于注重建筑外观的拟真度和其中装潢对象的设计。因此对建筑设计来说,用Tekla Structures建模软件进行实物模拟并不能达到和业主沟通便利的目的。除此之外,Tekla Structures必须在结构分析之后才能输出细部设计的内容和数值,由此也可以看出,在进行建筑设计时,该软件对细部设计并没有过多的需求。

因此,Tekla Structures在整个建筑设计流程中的效率是不高的。若需要在进行建筑设计时使用BIM进行创建,那么还是建议先使用Revit来绘制,然后传输给结构分析师进行结构分析,再储存成IFC格式的文档并用Tekla Structures打开,这时候便可通过Tekla Structures中的Link文件和结构分析软件来进行联动了。

对整个建筑设计流程的顺序来说,虽然结构设计是建筑设计之后的设计工作,但是如果在建筑设计的时候不采用Tekla Structures来绘制BIM模型,那么结构分析师在进行结构分析工作时仍然要通过建筑师提供的CAD平、立面图等图纸在结构分析软件中将其绘制成3D结构分析模型再进行结构分析。

目前Tekla Structures通常和结构分析软件相结合,因此如果Tekla Structures拥有完整的BIM模型,那么在结构设计工作中就不需要重新绘制结构分析模型了,只需要通过指定的Link程序将其加以串联,结构分析软件便可自动弹出该建筑的结构分析模型,这将大大提高结构设计工作的效率,缩短建筑设计的时间。图1-5所示为环向桁架现场施工图。

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图1-5

在施工建造的部分,施工方的工程师的主要工作就是利用建筑师和结构设计师给出的设计图纸将建筑物的实体建造出来。但是随着科技的进步,建筑物的外观造型越来越多变,这使得工程师可能会从2D建筑图和结构图中判读到错误的信息。这时如果有3D的立体模型作为辅助,那么工程师就可轻松地提取建筑设计的信息了,也能降低信息传递错误的概率,当然也就减少了成本和时间上的消耗,增加了建筑流程整体的效益。

Tekla Structures的功能和它绘制出的BIM模型刚好符合施工方在施工建造时的需求。用Tekla Structures绘制的BIM模型内部拥有非常详细的细部设计,如混凝土内部的钢筋配置、钢筋接头等。同时,这些详细信息可由简单的操作方法清楚得知。有了这些详细信息,除了可以在现场施工前预知施工的过程和完成结果以外,还能提早解决施工过程中会遇到的问题,这些都是提升施工效率和加快建筑流程的前提。