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【摘要】Xsteel 是国际上比较认可的软件，伴随着国外项目的日益增多，钢结构项目无论从建筑，冶金，到机械，化工，甚至到海洋工程等各个领域 Xsteel 都得到了广泛应用。本文我们将将就钢结构深化设计中Xsteel 软件的应用问题展开论述与分析。
【关键词】钢结构；深化设计；Xsteel软件
【分类号】：TU391
一、钢结构深化设计必要性
（1）现代化的项目管理体系对专业化分工提出了更高的要求。近年来，我国钢结构建筑得到飞速发展，項目管理水平得到极大的提高。项目管理者制定网络计划时对材料控制、施工工序控制、工期控制等要求越来越高，工厂化的生产和大规模的现场安装，也需要条理清晰地安装加工图纸。在大中型钢结构项目中，聘请专业的设计深化公司已逐渐成为主流。
（2）钢结构施工图节点深化设计的必要性。随着钢结构专业设计深化公司出现，以及设计院校中钢结构设计人才的紧缺，多数项目钢结构设计施工图只能达到构件设计和典型节点设计的深度。大量的节点需要深化设计单位进行简单计算并制图，交由设计单位确认。事实上，越来越短的设计周期，越来越复杂的建筑结构形式，也意味着必须有专业的深化公司配合才能顺利实施。
（3）施工过程仿真分析的重要性。工程的施工过程往往需要一些计算工作，大型项目的施工顺序、卸载方案等甚至成为施工中的关键因素，这些计算分析工作在民用建筑设计领域，习惯上不在施工图设计范围，而且往往需要贯穿施工过程的始终。选择对工程加工安装熟悉并可以全程服务的专业深化公司非常重要
（4）钢结构构件详图设计的必要性。虽然施工图纸给出了构件截面和节点连接等信息，但施工过程中工厂内的构件加工制作和现场的安装连接是完全分开的。构件详图作为工厂的生产工艺图，是产品出厂的依据。
二、钢结构深化设计要点
1、工作内容的要点
1） 深化设计人员应以认真、负责、仔细的态度做好每一页加工详图；
2） 深化设计人员须读懂设计文件中每一项内容，发现问题，及时与设计单位协商解决；
3） 钢结构深化设计总说明，应包括设计依据、制作安装说明、构件材质要求的一般原则、表面处理要求及油漆种类、焊接要求等内容；
4） 构件有分段，需提供总装图。总装图应包含工厂生产的分段构件在现场拼装的一切控制性数据；
5） 构件图应包含工程现场拼装信息和在工厂验收检验中所需的全部数据信息、安装位置的相对具体关系、构件的安装方向、材料表等，对特殊焊接点应注明焊接要求；
6） 构件安装布置图应包括柱、梁等主要构件位置分布，构件编号应与构件图的构件编号保持一致；
7） 材料表上应注明构件和零件的编号、规格、材质、数量、单重、总重等内容。
2、图纸表达的要点
1） 深化设计过程中，要领会设计意图，准确把握各构件外形及尺寸；
2） 标注尺寸为图示构件的最后完工尺寸，否则应另加说明；
3） 每一构件至少应有一个基准，基准的确定根据构件在工程中的作用、位置和保证构件性能的条件。图样或标题栏内的图名应能准确表达图样、图纸构成的内容，做到简练、明确。
三、 Xsteel 软件在钢结构深化设计的主要功能
Xsteel 是Tekla 公司开发的一套钢结构 3D实体模型专业软件，具备整合 3D 及 2D 之间的Database物件导向功能。Xsteel 的型钢库可根据不同国家选择型钢生产国的各种类型、各种型号的型钢（包括国产的各种型钢）。同时用户可以根据自己工作的需要，方便地将自定义的型钢类型和型号添加到库中。Xsteel 提供了许多专门的三维建模辅助工具，可以随时三维渲染视图从任意角度查看模型的整体和细部情况。并可以随时生成 1：1 AutoCAD 格式图纸，对设计进行检查。节点库包含了六百多种节点类型，常用的节点都可以在节点库中直接选择，系统提供的节点允许进行编辑。可以自定义自己需要的节点，自动成图、自动生成材料表。Xsteel 可转出 l：lSmall piece DXF 图档，配合自动排版及切割使用；Tekla Structures 是以模型为基础的建造系统。用户可设计和生成一个钢结构模型，包括了所有与工程相关的几何和结构信息。
四、 Xsteel 在钢结构深化设计的应用
（1）多高层钢结构：多高层钢结构的深化重点是结构布置和连接节点。以层为单位表达水平构件（梁、桁架、水平支撑等）和竖向构件（柱、垂直支撑、钢板墙等）是通常的思路。以柱的运输或安装分段内包含的水平和竖向构件，划分为相对清晰的工作模块，是比较有效率的组织方式。此外，型钢混凝土等劲性构件还需要额外考虑栓钉、穿筋孔的布置和大量的埋件连接。
（2）门式刚架：门式刚架结构相对简单，刚架梁、刚架柱的设计通常按平面结构进行计算。深化详图也常常按榀来划分工作范围。除此之外，吊车梁系统，夹层梁系统和支撑、托架系统是深化工作需要重点关注的。
（3）空间桁架：空间桁架常常用于大面积的屋盖，如果处理好桁架的运输单元划分、桁架之间的连接或拼接节点，深化工作就事半功倍了。因为美观的需要，越来越多的空间桁架采用管桁架、索桁架或弦支杂交结构形式。这些桁架加工图本身并不复杂，如管桁架，甚至只需要给出三维 CAD 单线模型，给出相贯顺序就可以自动加工切割。确定复杂节点的相贯次序或拉索的张拉过程是深化工作的难点所在。
（4）空间结构：这里的空间结构代表性的是空间网格结构。这些结构中的的螺栓球、焊接球、杆件和零配件等已有比较智能的设计深化一体软件。深化工作一般着重与杆件、支座等与其它结构的碰撞校核、螺栓球非主结构的工艺孔的定位等方面。 五、 Xsteel 在钢结构工业展厅的应用案例
某项目是由两个面积为 29.6×86.2m 单体，通过连廊和端部局部外露钢结构骨架，组成一个全钢结构建筑体。建筑上要求整个屋面坡度在屋面 1/3 处由 5%整體变为 9.2%，端墙面通过抽柱做成大跨度结构，屋面铺设大量太阳能板提供发电，墙面采用竖铺波纹板和局部幕墙组合。
基于上述结构的独特性，传统的平面软件深化设计便显得困难重重，且许多地方无法考虑周详。但通过 Xsteel 进行 1：1 三维建模深化设计，问题迎刃而解，且工作效率大大提高。各个三维节点通过模型进行预拼装，并按建筑结构设计要求进行空间放样。先将主框架、夹层梁系统、支撑系统搭建起来，再按节点深化各个钢结构节点，如梁柱、梁梁连接、吊柱连接，端部钢结构骨架等节点大样。且每完成一个节点大样后，立即可创建三维渲染图查看结果是否符合设计要求。
在主结构完成后，再将屋面檩条、墙筋、窗框等围护结构在模型里进行深化设计。Xsteel 软件提供了大量次结构库文件及节点以供使用。对于非标准的 Z 型、C 型檩条，还可以通过自定义截面库来解决。在有必要的情况下，还可以通过对屋面排水量的计算，将天沟等围护结构在模型上进行深化。深化完成的 Xsteel 模型，能生成供工厂加工的钢结构构件图、零件图，并自动统计相应的数量。能方便地导出相应结构的用钢量，各类钢材的材料用料表。亦可生成 AutoCAD 格式的平立面布置图，剖面图及节点构造大样。在已完成的模型基础上，还可以进一步对楼梯、连廊、电梯梯井等进行深化设计工作。
六、结束语
总的来说，Xsteel 软件不仅能和 SAP，STAAD，ETABS 等设计软件交互使用，也支持 PDS 以及 PDMS 等软件间的数据传递功能，实现了与机械，配管等其他 3D 设计软件配合的目的。Xsteel 还可以对非常规构件展开下料图，帮助建造部分完成板材套料工作以及材料的统计。Xsteel 在承接设计，采购，制造，安装的过程中均发挥重要的作用。展望未来，在设计资源共享的现代，Xsteel 设计软件将发挥越来越重要的作用，进一步提高公司的核心竞争力。
参考文献：
[1]熊乐喜. 浅谈建筑钢结构深化详图设计[J]. 中国建筑金属结构，2013，22：15.
[2]张淑玉，谢永增，孙明凯，李会军. Xsteel在钢结构深化设计中的应用[J]. 冶金标准化与质量，2007，02：60-62.
[3]. 计算机辅助钢结构深化设计[J]. 建筑技术，2000，01：55.
【关键词】钢结构；深化设计；Xsteel软件
【分类号】：TU391
一、钢结构深化设计必要性
（1）现代化的项目管理体系对专业化分工提出了更高的要求。近年来，我国钢结构建筑得到飞速发展，項目管理水平得到极大的提高。项目管理者制定网络计划时对材料控制、施工工序控制、工期控制等要求越来越高，工厂化的生产和大规模的现场安装，也需要条理清晰地安装加工图纸。在大中型钢结构项目中，聘请专业的设计深化公司已逐渐成为主流。
（2）钢结构施工图节点深化设计的必要性。随着钢结构专业设计深化公司出现，以及设计院校中钢结构设计人才的紧缺，多数项目钢结构设计施工图只能达到构件设计和典型节点设计的深度。大量的节点需要深化设计单位进行简单计算并制图，交由设计单位确认。事实上，越来越短的设计周期，越来越复杂的建筑结构形式，也意味着必须有专业的深化公司配合才能顺利实施。
（3）施工过程仿真分析的重要性。工程的施工过程往往需要一些计算工作，大型项目的施工顺序、卸载方案等甚至成为施工中的关键因素，这些计算分析工作在民用建筑设计领域，习惯上不在施工图设计范围，而且往往需要贯穿施工过程的始终。选择对工程加工安装熟悉并可以全程服务的专业深化公司非常重要
（4）钢结构构件详图设计的必要性。虽然施工图纸给出了构件截面和节点连接等信息，但施工过程中工厂内的构件加工制作和现场的安装连接是完全分开的。构件详图作为工厂的生产工艺图，是产品出厂的依据。
二、钢结构深化设计要点
1、工作内容的要点
1） 深化设计人员应以认真、负责、仔细的态度做好每一页加工详图；
2） 深化设计人员须读懂设计文件中每一项内容，发现问题，及时与设计单位协商解决；
3） 钢结构深化设计总说明，应包括设计依据、制作安装说明、构件材质要求的一般原则、表面处理要求及油漆种类、焊接要求等内容；
4） 构件有分段，需提供总装图。总装图应包含工厂生产的分段构件在现场拼装的一切控制性数据；
5） 构件图应包含工程现场拼装信息和在工厂验收检验中所需的全部数据信息、安装位置的相对具体关系、构件的安装方向、材料表等，对特殊焊接点应注明焊接要求；
6） 构件安装布置图应包括柱、梁等主要构件位置分布，构件编号应与构件图的构件编号保持一致；
7） 材料表上应注明构件和零件的编号、规格、材质、数量、单重、总重等内容。
2、图纸表达的要点
1） 深化设计过程中，要领会设计意图，准确把握各构件外形及尺寸；
2） 标注尺寸为图示构件的最后完工尺寸，否则应另加说明；
3） 每一构件至少应有一个基准，基准的确定根据构件在工程中的作用、位置和保证构件性能的条件。图样或标题栏内的图名应能准确表达图样、图纸构成的内容，做到简练、明确。
三、 Xsteel 软件在钢结构深化设计的主要功能
Xsteel 是Tekla 公司开发的一套钢结构 3D实体模型专业软件，具备整合 3D 及 2D 之间的Database物件导向功能。Xsteel 的型钢库可根据不同国家选择型钢生产国的各种类型、各种型号的型钢（包括国产的各种型钢）。同时用户可以根据自己工作的需要，方便地将自定义的型钢类型和型号添加到库中。Xsteel 提供了许多专门的三维建模辅助工具，可以随时三维渲染视图从任意角度查看模型的整体和细部情况。并可以随时生成 1：1 AutoCAD 格式图纸，对设计进行检查。节点库包含了六百多种节点类型，常用的节点都可以在节点库中直接选择，系统提供的节点允许进行编辑。可以自定义自己需要的节点，自动成图、自动生成材料表。Xsteel 可转出 l：lSmall piece DXF 图档，配合自动排版及切割使用；Tekla Structures 是以模型为基础的建造系统。用户可设计和生成一个钢结构模型，包括了所有与工程相关的几何和结构信息。
四、 Xsteel 在钢结构深化设计的应用
（1）多高层钢结构：多高层钢结构的深化重点是结构布置和连接节点。以层为单位表达水平构件（梁、桁架、水平支撑等）和竖向构件（柱、垂直支撑、钢板墙等）是通常的思路。以柱的运输或安装分段内包含的水平和竖向构件，划分为相对清晰的工作模块，是比较有效率的组织方式。此外，型钢混凝土等劲性构件还需要额外考虑栓钉、穿筋孔的布置和大量的埋件连接。
（2）门式刚架：门式刚架结构相对简单，刚架梁、刚架柱的设计通常按平面结构进行计算。深化详图也常常按榀来划分工作范围。除此之外，吊车梁系统，夹层梁系统和支撑、托架系统是深化工作需要重点关注的。
（3）空间桁架：空间桁架常常用于大面积的屋盖，如果处理好桁架的运输单元划分、桁架之间的连接或拼接节点，深化工作就事半功倍了。因为美观的需要，越来越多的空间桁架采用管桁架、索桁架或弦支杂交结构形式。这些桁架加工图本身并不复杂，如管桁架，甚至只需要给出三维 CAD 单线模型，给出相贯顺序就可以自动加工切割。确定复杂节点的相贯次序或拉索的张拉过程是深化工作的难点所在。
（4）空间结构：这里的空间结构代表性的是空间网格结构。这些结构中的的螺栓球、焊接球、杆件和零配件等已有比较智能的设计深化一体软件。深化工作一般着重与杆件、支座等与其它结构的碰撞校核、螺栓球非主结构的工艺孔的定位等方面。 五、 Xsteel 在钢结构工业展厅的应用案例
某项目是由两个面积为 29.6×86.2m 单体，通过连廊和端部局部外露钢结构骨架，组成一个全钢结构建筑体。建筑上要求整个屋面坡度在屋面 1/3 处由 5%整體变为 9.2%，端墙面通过抽柱做成大跨度结构，屋面铺设大量太阳能板提供发电，墙面采用竖铺波纹板和局部幕墙组合。
基于上述结构的独特性，传统的平面软件深化设计便显得困难重重，且许多地方无法考虑周详。但通过 Xsteel 进行 1：1 三维建模深化设计，问题迎刃而解，且工作效率大大提高。各个三维节点通过模型进行预拼装，并按建筑结构设计要求进行空间放样。先将主框架、夹层梁系统、支撑系统搭建起来，再按节点深化各个钢结构节点，如梁柱、梁梁连接、吊柱连接，端部钢结构骨架等节点大样。且每完成一个节点大样后，立即可创建三维渲染图查看结果是否符合设计要求。
在主结构完成后，再将屋面檩条、墙筋、窗框等围护结构在模型里进行深化设计。Xsteel 软件提供了大量次结构库文件及节点以供使用。对于非标准的 Z 型、C 型檩条，还可以通过自定义截面库来解决。在有必要的情况下，还可以通过对屋面排水量的计算，将天沟等围护结构在模型上进行深化。深化完成的 Xsteel 模型，能生成供工厂加工的钢结构构件图、零件图，并自动统计相应的数量。能方便地导出相应结构的用钢量，各类钢材的材料用料表。亦可生成 AutoCAD 格式的平立面布置图，剖面图及节点构造大样。在已完成的模型基础上，还可以进一步对楼梯、连廊、电梯梯井等进行深化设计工作。
六、结束语
总的来说，Xsteel 软件不仅能和 SAP，STAAD，ETABS 等设计软件交互使用，也支持 PDS 以及 PDMS 等软件间的数据传递功能，实现了与机械，配管等其他 3D 设计软件配合的目的。Xsteel 还可以对非常规构件展开下料图，帮助建造部分完成板材套料工作以及材料的统计。Xsteel 在承接设计，采购，制造，安装的过程中均发挥重要的作用。展望未来，在设计资源共享的现代，Xsteel 设计软件将发挥越来越重要的作用，进一步提高公司的核心竞争力。
参考文献：
[1]熊乐喜. 浅谈建筑钢结构深化详图设计[J]. 中国建筑金属结构，2013，22：15.
[2]张淑玉，谢永增，孙明凯，李会军. Xsteel在钢结构深化设计中的应用[J]. 冶金标准化与质量，2007，02：60-62.
[3]. 计算机辅助钢结构深化设计[J]. 建筑技术，2000，01：55.