中国建筑第八工程局有限公司钢结构工程公司 上海 200120
摘要：随着建筑业的不断发展，在世界各地超大型城市中不断地建造着地标型建筑，城市的天际线也在不断地被超越和刷新。一栋栋耸入云霄的摩天大楼凝聚着设计者的独具匠心，其别具一格的独特造型在为城市的环境美学增光添彩的同时也成了城市独一无二的的靓丽名片，建筑为城市增添光彩。随着超高层建筑的日趋增多，很多标志性建筑不再仅仅是追求高度上的唯一，独特的建筑外形，复杂的结构造型设计也成为了各地地标性建筑的特性。
关键词：钢结构 深化设计 弯扭结构 SolidWorks 建模
当前多数超高层建筑都是核心筒+外框架结构的形式，外框架结构以钢框架结构、巨型钢砼组合结构为主。外框钢柱兼顾建筑外型塑造、结构扭曲转换和受力承载。因此，外框钢柱常常采用钢砼组合柱，异型扭曲结构居多，受力体系复杂，结构造型多面转换，一般的钢结构深化设计软件难以满足此类复杂构件的深化要求。
钢结构深化设计是基于原结构设计基础上，通过BIM模型的创建和连接节点的细化，采用软件自动化处理后，以shop drawing的二维方式来表达三维复杂钢构件的形体状态。常用的BIM建模软件有Revit、Advance、Dynamo、Tekal等，其中钢结构详图深化应用最广泛的就是Tekal软件。但是Tekal软件因其自身的技术特点，对复杂扭曲钢结构的深化有其局限性，对复杂弯扭曲面转换结构的建模和出图，特别是shop drawing的清晰表达有一定的局限性，而深化设计图是指导钢构件下料、制作、安装的根本性依据。因此，对于复杂弯扭钢结构的深化设计需要借助多软件协同来共同完成。一般需要借助Dynamo、SolidWorks、AutoCAD等软件来协同处理，其中，使用最广泛的便是SolidWorks软件。
SolidWorks是一款基于Windows开发的三维建模绘图软件，功能强大、可选择组件繁多，能够满足多种不同曲面弯扭复杂结构的建模要求，且对不同的设计方案具有自动比较校核功能，比较实用于异型构件的详细深化，其展开图的表达清晰准确，对生产加工有很大的帮助作用。该软件不仅功能强大，应用面广，且操作简单方便、易学易用。
SolidWorks软件的主要特征：
（1）空间范围内自由无限制地直接绘制三维草图，在友好的用户界面下，可以在空间直接自由穿梭地绘制，不再局限于平面内，其三维草图还可作为装配环境下的布局草图进行关联设计。
（2）提供了友好的用户界面，图形菜单设计简单明快，形象化，一看便知。系统的所有参数设置全部集中在一个选项中，容易查找与设置。实体的建模与装配完全符合于自然的三维世界，特别是装配约束的概念非常简单且容易理解。对实体的放大、缩小、旋转等操作可以在任何命令过程中使用，实体的选取非常容易和方便。
（3）建模方便、快捷、迅速，操作灵活，是基于尺寸的驱动表达，其构造历史痕迹后期可进行编辑修改调整，非常适用于变更修改频繁的构件建模制图的综合运用。
（4）兼容互联性强大，其具体操作（拖/放、点/击、剪切/粘贴）与Windows互通互融。深化设计过程中的零件设计、装配设计和工程图之间的是全线关联，自动调整。
（5）支持VB、C++等语言的开发运用和支持OLE对象的控柄，方便用户根据实际需求对复杂构件进行专业化的二次开发，提高效率。
（6）具备动画演示功能，可以自动生成实体装配过程、安装过程的动画演示文件，清晰表达其构件的制作安装工序和工艺，形象生动，一目了然。
SolidWorks软件的应用实例：
以某一工程的复杂扭板组合柱为例，用SolidWorks进行放样、扫描、拉伸还有钣金来构筑模型，利用已有零件的边界轮廓线创建新零件，其中钣金的特征在处理钢结构扭曲零件的展开尺寸中非常的实用方便，可以动态观察零件的展开和成型，展开后会自动求解最小下料尺寸，用其来指导加工厂的加工，可以节省材料，提高板材的利用率。
深化设计过程中，经常发生设计变更，针对变更，SolidWorks具有灵活的关联更新特性，其中一个零件发生改变，后续的以此零件为基准的零件会同步更新。这种零件之间的相互关联，大大提高了模型变更修改更新的效率。深化过程中，对于零件的镜像复制，SolidWorks会有两个选项：生成派生配置和生成新零件，生成派生配置的两个零件是相互关联的，更改其中一个，另一个也会改变；生成新零件的两个零件之间就不存在相互的关系。可以根据具体的需求，灵活运用复制功能。
SolidWorks在出工程图时，工程图中零件的属性可以与模型中关联调用，模型修改时，工程图同步更新，可以任意调整定义模型的视图属性，图纸左侧设计树包含各个视图的名称和属性，方便查找修改和应用。工程图的尺寸标注界面和标注样式跟CAD和tekla相似，但精确度更高。
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（异型柱建模）
钢结构深化设计常用软件Tekla，对于比较规整的构件有优势，但对于复杂弯扭结构Tekla难以精确建模和清晰表达展开图，而SolidWorks在空间复杂曲面建模时比较有优势，它是基于CAD的三维建模软件为基础，其模型和图纸跟CAD都可以互通编辑，也可以直接生成dwg或pdf文件。 针对复杂弯扭结构在具体的深化设计过程中，往往是SolidWorks、AutoCAD和Tekla结合运用，互相转换交互。转换流程需先在SolidWorks中把模型文件另存为*.sat格式，在AutoCAD中，新建dwg文件，点击“插入”，选择ACIS文件，将*.sat格式文件导入后再另存为dwg文件，在tekla中以参考模型的方式将dwg输入，然后进行模型间的数据比较校核和分析。
针对异型复杂钢结构的深化设计，往往传统的深化设计软件不能满足其细部的深化要求，需要借助多软件协同来共同完成深化设计工作。而SolidWorks因其强大的功能，为复杂弯扭结构建模提供了便利，本文通过对SolidWorks软件应用技术的探究，为今后遇到复杂弯扭结构的深化设计探索出了一条可行的思路和方法。
参考文献
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