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摘要：随着钢结构工程日益向功能化、模块化、人性化发展，其尺寸、精度、重量、外观、性能等方面设计参数的要求也在不断的提高，沿用落后的施工工艺将会越来越吃力，不但施工成本、风险难以控制，甚至施工质量不能满足设计、规范的要求。因此，一个建设工程项目从决策阶段的可研，到实施阶段的详细设计、加工设计及施工，最终到使用阶段的运行，越来越多的计算机软件参与进来，发挥着不同的但却均很重要的作用。
关键词：钢结构；建模
1 引言
在以往的钢结构工程施工中，想要从详设图纸中提取出各个构件的尺寸、详图，或想要测量某个数据而详设图纸未提供，或想要进行某方面的数据计算，又或想要描述某个施工方案，需要进行大量的、重复的、繁琐的绘图、转化、计算或文字描述，且容易得出错误的计算结果，甚至因某个疏忽造成整个计算过程的无效，抽象的文字描述让方案变得晦涩难懂，更有甚者，让人怀疑其可行性而被否定。
目前，无论国内工程还是国外工程，钢结构建模软件的应用均侧重于设计阶段，而对施工阶段的重视程度远远弱于前者，这与设计、施工其自身的特点有着不可分割的原因，但不乏于施工单位对建模软件在施工阶段的显著作用的认知过弱有关。
随着计算机硬件、软件的不断发展，越来越多的便捷、精确的软件融入到我们工作、生活中来，钢结构建造也不外如是，本文从常用钢结构建模软件浅谈其在施工中发挥的突出作用。
2 常用建模软件特点简介
目前，在工程建模中常用的软件种类繁多，例如PKPM、3D3S、PRO/E、STXT、SolidWorks及Tekla等等，其中PKPM、3D3S等软件偏向于门式钢架、平面钢架、桁架等轻型钢结构的设计，可紧扣国家现行规范、标准进行建模、分析及出图；PRO/E、SolidWorks等软件偏向于精密零件、机械模具设计等方面；Tekla侧重加工设计图纸、套料等方面，并能进行施工常用的力学计算，更加适合施工单位的应用。
3 建模软件的作用
3.1 加工设计的转化作用
在钢结构的详设图纸中，往往仅标注水平、垂直轴线尺寸及倾角，当施工工艺需将构件翻转一定角度进行预制时，将需要大量的计算进行尺寸转化，方能指导现场施工，而在加工设计阶段进行建模，可根据施工工艺的需要进行任意翻转并提取尺寸、角度等数据，且能更有效的保证数据的准确、可靠。对于由型钢、钢板组成的节点构件，可在建模后随意提取并进行套料，即提高了工作效率，又降低了材料的损耗。
例如，想要充分利用一块外型不规格的钢板余料进行下料，如果采用人工的方式去选取套料方案，因操作人员的业务水平不同，势必会造成或多或少的浪费，而采用Tekla建模与套料软件协同工作，可以制定出最低损耗的套料方案，再配合数控切割，将呈几何倍的提高工作效率，同时有效的降低施工的成本。
3.2 任意点、距的测量作用
详设图纸中标注的尺寸往往以主要节点为基准，当安装过程中需要进行外型尺寸控制进行测量时，往往存在测量工具无法作用到标注点上的情况，需要将标注点向上端或外侧进行转移，此时若所测量的构件在二维或三维方向与轴线有夹角时，则需要进行繁琐的计算，事实上在以往的钢结构工程中上述情况非常普遍。若在加工设计时已进行建模，将大大简化此类工作，并避免了计算错误而造成的质量、经济损失。
例如，常见的导管架结构图纸中，一般仅给出轴线重要节点的水平、垂直尺寸及倾角，想要得到某些具体数值时需要进行二次计算，而如果在加工设计阶段进行建模，从各构件的预制到现场安装，均将得以简化。
3.3 下料精确度的提升作用
在钢结构的撑管与撑管、撑管与型钢杆件之间有着大量K型、T型及Y型节点，此类节点撑管、型钢杆件的下料长度、节点曲线往往较为复杂，按照常规的放样方式得到的长度、曲线精确度较低，导致杆件需重复试装、修正，施工工效非常低下，甚至造成整根杆件的修正过度而废弃，而采用建模软件提取数据，可以得到完全精确的下料长度、节点曲线，甚至可以通过测量已安装的相关构件的尺寸误差修正模型，从而得到完全与实际吻合的下料数据，保证了杆件安装一次成功，提高了节点安装的焊接质量，降低了施工的成本。
3.4 重量、重心及强度的计算作用
钢结构施工往往伴随着局部吊装、整体吊装，因此其局部或整体的重量控制、重心计算及强度校核不可或缺，而因钢结构的构件多样化、形式多样化造成其计算异常复杂，采用手工计算往往仅能得到粗略的结果，且计算量巨大、繁琐而易错，当需要对钢结构的构件进行局部增减时，很可能需要重新进行计算。若采用建模软件进行建模，可任意获得任意构件或构建组合的重量、重心等數据，很大程度的缩减了计算工作量，且获得的数据几乎可与实际完全吻合，为吊装方案的编制提供了精确的数据，不但可有效的降低吊装成本，还可以大大提升吊装的安全可靠性。
例如，在埕岛油田CB20C采修一体化平台导管架施工中，采用Solidworks建模进行导管架重量、重心的计算，为吊装提供依据。
例如，在平北油气田一期开发工程SH36-5平台中，采用Tekla建模计算EL（+）20300水平分片吊装的应力变形，分析其在吊装过程中的变形量是否满足规范要求。
3.5 运输、吊装方案的模拟作用
某些钢结构完成建造后需进行运输、吊装方可投入使用，例如海上钢制平台、导管架等，而运输、吊装方案往往是此类工程施工的重中之重。由于建造后的钢结构往往有着平面尺寸较大、立面高差较高、整体重量较大，重心位置偏移等特点，其运输、吊装所采用的设备、方案要求非常苛刻，单纯的抽象理论计算可能会忽略某方面的因素，而造成运输、吊装方案的整体坍塌。采用建模进行运输、吊装方案的计算、模拟，能更加有效的选取经济合理的运输、吊装设备，更加有效的制定优化完善的运输、吊装方案。
例如，在埕岛中心三号平台工程中，生产平台上部组块净高达28.5m，且海上运输的距离较远，对运输方案要求非常高，利用建模软件对其进行了装船模拟稳性计算，确保了海上运输的安全可靠。
4 结束语
随着现代工程及计算机应用的不断发展，建模软件的应用不仅仅限于钢结构工程，在化工石油、房屋建筑、电力水利、港口航空、机电安装等等工程领域也在发挥着重要的作用，在我公司较多承建的海工工程、石油化工工程、机电安装工程，甚至是长输管道工程中，均可加以发展、应用，让其起到提升施工质量、创造精品工程、控制成本及降低风险等方面的积极作用，使我公司在提升施工水平、降低工程成本、增强竞争能力等方面不断向前发展。
关键词：钢结构；建模
1 引言
在以往的钢结构工程施工中，想要从详设图纸中提取出各个构件的尺寸、详图，或想要测量某个数据而详设图纸未提供，或想要进行某方面的数据计算，又或想要描述某个施工方案，需要进行大量的、重复的、繁琐的绘图、转化、计算或文字描述，且容易得出错误的计算结果，甚至因某个疏忽造成整个计算过程的无效，抽象的文字描述让方案变得晦涩难懂，更有甚者，让人怀疑其可行性而被否定。
目前，无论国内工程还是国外工程，钢结构建模软件的应用均侧重于设计阶段，而对施工阶段的重视程度远远弱于前者，这与设计、施工其自身的特点有着不可分割的原因，但不乏于施工单位对建模软件在施工阶段的显著作用的认知过弱有关。
随着计算机硬件、软件的不断发展，越来越多的便捷、精确的软件融入到我们工作、生活中来，钢结构建造也不外如是，本文从常用钢结构建模软件浅谈其在施工中发挥的突出作用。
2 常用建模软件特点简介
目前，在工程建模中常用的软件种类繁多，例如PKPM、3D3S、PRO/E、STXT、SolidWorks及Tekla等等，其中PKPM、3D3S等软件偏向于门式钢架、平面钢架、桁架等轻型钢结构的设计，可紧扣国家现行规范、标准进行建模、分析及出图；PRO/E、SolidWorks等软件偏向于精密零件、机械模具设计等方面；Tekla侧重加工设计图纸、套料等方面，并能进行施工常用的力学计算，更加适合施工单位的应用。
3 建模软件的作用
3.1 加工设计的转化作用
在钢结构的详设图纸中，往往仅标注水平、垂直轴线尺寸及倾角，当施工工艺需将构件翻转一定角度进行预制时，将需要大量的计算进行尺寸转化，方能指导现场施工，而在加工设计阶段进行建模，可根据施工工艺的需要进行任意翻转并提取尺寸、角度等数据，且能更有效的保证数据的准确、可靠。对于由型钢、钢板组成的节点构件，可在建模后随意提取并进行套料，即提高了工作效率，又降低了材料的损耗。
例如，想要充分利用一块外型不规格的钢板余料进行下料，如果采用人工的方式去选取套料方案，因操作人员的业务水平不同，势必会造成或多或少的浪费，而采用Tekla建模与套料软件协同工作，可以制定出最低损耗的套料方案，再配合数控切割，将呈几何倍的提高工作效率，同时有效的降低施工的成本。
3.2 任意点、距的测量作用
详设图纸中标注的尺寸往往以主要节点为基准，当安装过程中需要进行外型尺寸控制进行测量时，往往存在测量工具无法作用到标注点上的情况，需要将标注点向上端或外侧进行转移，此时若所测量的构件在二维或三维方向与轴线有夹角时，则需要进行繁琐的计算，事实上在以往的钢结构工程中上述情况非常普遍。若在加工设计时已进行建模，将大大简化此类工作，并避免了计算错误而造成的质量、经济损失。
例如，常见的导管架结构图纸中，一般仅给出轴线重要节点的水平、垂直尺寸及倾角，想要得到某些具体数值时需要进行二次计算，而如果在加工设计阶段进行建模，从各构件的预制到现场安装，均将得以简化。
3.3 下料精确度的提升作用
在钢结构的撑管与撑管、撑管与型钢杆件之间有着大量K型、T型及Y型节点，此类节点撑管、型钢杆件的下料长度、节点曲线往往较为复杂，按照常规的放样方式得到的长度、曲线精确度较低，导致杆件需重复试装、修正，施工工效非常低下，甚至造成整根杆件的修正过度而废弃，而采用建模软件提取数据，可以得到完全精确的下料长度、节点曲线，甚至可以通过测量已安装的相关构件的尺寸误差修正模型，从而得到完全与实际吻合的下料数据，保证了杆件安装一次成功，提高了节点安装的焊接质量，降低了施工的成本。
3.4 重量、重心及强度的计算作用
钢结构施工往往伴随着局部吊装、整体吊装，因此其局部或整体的重量控制、重心计算及强度校核不可或缺，而因钢结构的构件多样化、形式多样化造成其计算异常复杂，采用手工计算往往仅能得到粗略的结果，且计算量巨大、繁琐而易错，当需要对钢结构的构件进行局部增减时，很可能需要重新进行计算。若采用建模软件进行建模，可任意获得任意构件或构建组合的重量、重心等數据，很大程度的缩减了计算工作量，且获得的数据几乎可与实际完全吻合，为吊装方案的编制提供了精确的数据，不但可有效的降低吊装成本，还可以大大提升吊装的安全可靠性。
例如，在埕岛油田CB20C采修一体化平台导管架施工中，采用Solidworks建模进行导管架重量、重心的计算，为吊装提供依据。
例如，在平北油气田一期开发工程SH36-5平台中，采用Tekla建模计算EL（+）20300水平分片吊装的应力变形，分析其在吊装过程中的变形量是否满足规范要求。
3.5 运输、吊装方案的模拟作用
某些钢结构完成建造后需进行运输、吊装方可投入使用，例如海上钢制平台、导管架等，而运输、吊装方案往往是此类工程施工的重中之重。由于建造后的钢结构往往有着平面尺寸较大、立面高差较高、整体重量较大，重心位置偏移等特点，其运输、吊装所采用的设备、方案要求非常苛刻，单纯的抽象理论计算可能会忽略某方面的因素，而造成运输、吊装方案的整体坍塌。采用建模进行运输、吊装方案的计算、模拟，能更加有效的选取经济合理的运输、吊装设备，更加有效的制定优化完善的运输、吊装方案。
例如，在埕岛中心三号平台工程中，生产平台上部组块净高达28.5m，且海上运输的距离较远，对运输方案要求非常高，利用建模软件对其进行了装船模拟稳性计算，确保了海上运输的安全可靠。
4 结束语
随着现代工程及计算机应用的不断发展，建模软件的应用不仅仅限于钢结构工程，在化工石油、房屋建筑、电力水利、港口航空、机电安装等等工程领域也在发挥着重要的作用，在我公司较多承建的海工工程、石油化工工程、机电安装工程，甚至是长输管道工程中，均可加以发展、应用，让其起到提升施工质量、创造精品工程、控制成本及降低风险等方面的积极作用，使我公司在提升施工水平、降低工程成本、增强竞争能力等方面不断向前发展。