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(shí)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(shí)對(duì)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(duì)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(shí)，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(duì)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(shí)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(shí)對(duì)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(shí)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(huì) (Deutsche Stahlbau-Verband) 定義的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，基本每個(gè)零件都有與之對(duì)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(shí)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(dòng)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(shí)可以借助4D模型，動(dòng)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(shí)自動(dòng)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(dòng)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(duì)象組。本工程模擬現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)拼裝時(shí)，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(shí)，針對(duì)作業(yè)易忽視的危險(xiǎn)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(duì)構(gòu)件的加工、實(shí)際進(jìn)場和安裝時(shí)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(shí)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(dòng)畫模擬施工和4D模型創(chuàng)建等方面仍需進(jìn)一步發(fā)展。