TS软件在AP1000核电模块设计中的应用研究

时间：2024-08-31

杨海萍尤培华

中国核电工程有限公司郑州分公司（450000）

杨海萍尤培华

中国核电工程有限公司郑州分公司（450000）

这里以某AP1000核电模块设计为例，从三维建模、参数化节点定制、出图定制、与计算软件和PDMS软件之间转化等方面介绍了TS软件在核电模块设计中的应用。

AP1000核电；模块化设计；TS软件

0 前言

模块化设计与施工是AP1000（第三代压水堆核电技术）的重要标志。采用模块化的设计理念,一方面可以使大量的施工工作在制造厂完成，保证施工质量，另一方面减少了现场施工量，缩短了核电的建设工期。AP1000核电站的模块主要包括结构模块和机械模块两类。结构模块由各种型钢连接而成，安装就位后再浇注混凝土，成为核岛土建结构的一部分。机械模块由设备、管道、仪表、阀门、支架以及固定用的型钢等组合而成,安装就位后成为工艺系统的一部分。

三维协同设计是现在核电设计的主要方式。针对AP 1000核电模块化设计的特点，采用一款既满足结构专业设计精准又便于后期各专业三维协同设计的软件是非常重要的。

目前在核电工程设计中多采用PDMS软件进行三维设计。PDMS软件能较好地满足各专业之间的三维协同设计，方便快捷地搭建钢结构框架，但在钢结构节点设计和后期出图方面，不能很好满足结构专业设计深度与精度要求。

Tekla Structures（以下简称TS）软件由芬兰Tekla公司开发，应用领域广泛，既可用于工程设计分析、预制混凝土构件加工设计、钢结构深化加工设计和三维建筑信息化管理等，而且含有丰富齐全的钢结构材料、截面、螺栓，具有强大的智能出图功能。TS软件强大的数据交互功能也使得其在使用时与其他软件搭配得当，大大方便了设计人员的设计及修改工作，大幅度提高了深化设计的效率和准确性。TS软件在精细化钢结构设计方面比其他软件更具优势，能满足AP1000核电模块结构设计要求。

1 TS软件创建模块三维模型

AP1000核电模块结构设计主要包括三维建模、模型结构受力分析、与其他专业协同设计、形成模块施工图四个方面。

1.1 创建模块零件

TS软件有丰富的钢结构材料、截面库。AP1000核电模块中钢材主要采用美标型钢库。用户可以自定义截面或材料，添加到软件型钢库中。TS软件零件包括型钢柱、型钢直梁、折梁、弧梁、复合截面型钢、钢板、自定义截面型材等。在创建的零件上可以添加孔洞、螺栓、焊缝或者进行切割。核电模块中应用的基本零件为型钢梁柱、钢板等常用零件，还有预留在模块上的预埋件、工艺管道用的管卡及支架等。

1.2 创建节点

AP1000核电模块中,零件与零件之间通过螺栓连接或者焊缝连接。TS软件将这种连接称为连接节点。

TS软件含有多个常用的节点，在创建节点时非常方便，只需点取某节点填写好参数，然后选主部件、次部件即可。AP1000核电模块一般采用螺栓连接或者焊接节点。对于常用的钢结构连接节点，可以在自带节点库的基础上进行参数修改，对于常用的节点属性可以开发成模块定制属性，以便建模时直接引用。

图1 参数化节点定制节点（管卡）

虽然TS软件节点库中含有众多基本节点，但在许多大型工程中用户还需要在基本节点的基础上进行自行开发。TS软件支持将常用的节点形式创建或修改后设置为自定义节点，方便以后直接调用（如图1所示）。通过节点定制功能，将模块中常用的零件，如标准埋件、标准管卡、吊耳等设置为参数化节点，提高了模块建模效率，实现了模块建模标准、快捷化。

1.3 组成构件

构件由单个或多个零件、子构件组成，通过焊接、节点将多于一个的零件或子构件连接在一起即可组成构件，以便于设计者对模型进行管理、核对、修改。实际上，一个模块即为一个大的构件。

2 TS软件可实现模块节点分析、施工图出图及协同设计

TS软件可以通过软件接口与其他钢结构设计软件如STAAD.pro对模块进行整体结构分析计算。再根据计算结果，对模块进行截面验算、优化以及节点优化。TS软件通过接口将模型导入到PDMS软件中，以方便结构专业与其他专业进行多专业之间的协同设计。

TS软件可默认文本模板、图形模板和报告模板，而且各种模板均支持二次开发。采用TS软件形成的施工图可准确反映模块的实体关系,平面图、立面图、剖面图以及节点详图均与实际尺寸一致。TS软件还可以通过定制表格提取模块材料表、构件表等模型信息。通过二次开发图形模板，TS软件可以自动形成满足施工要求的施工图纸。在形成图纸之后，若模块模型有变化，模型变化将自动更新显示到图纸之中，并以云线圈出，完全保证了模型与图纸的一致性。