張植盛
(廣東白云學(xué)院,廣東 廣州 510000)
在建筑工程鋼筋施工過(guò)程中,需要對(duì)鋼筋圖紙進(jìn)行深化計(jì)算,計(jì)算鋼筋的下料尺寸,編制鋼筋下料清單和繪制鋼筋下料簡(jiǎn)圖,指導(dǎo)鋼筋工對(duì)鋼筋下料、彎曲等加工。為了提高鋼筋下料計(jì)算的精確度和效率,作者從型鋼的彎曲理論對(duì)型鋼彎曲展開理論進(jìn)行研究,結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件的信息化技術(shù),提出鋼筋下料計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的一種方法。
材料力學(xué)中彎曲梁的正應(yīng)力分布規(guī)律為:梁的各縱向線彎曲成曲線,梁下部的纖維伸長(zhǎng),上部的纖維縮短,彎曲梁中既不伸長(zhǎng)又不縮短的層稱之為中性層,根據(jù)中性層在梁彎曲過(guò)程長(zhǎng)度沒有變化的特點(diǎn),把中性層的原理應(yīng)用于鋼筋翻樣中鋼筋下料長(zhǎng)度的計(jì)算。
中性層與橫截面的交線為中性軸,中性軸通過(guò)截面的形心,如圖1所示。
圖1 中性層
鋼筋的截面為圓形,如圖1所示,鋼筋彎曲時(shí)中性軸為Z軸,中性軸Z通過(guò)鋼筋的形心鋼筋圓心,鋼筋彎曲時(shí),中性軸Z的長(zhǎng)度沒有伸長(zhǎng)也不會(huì)縮短。
根據(jù)中性層的定義,O1-O2兩點(diǎn)圓弧構(gòu)成的圓弧面(圖1中剖面線所示扇形)為鋼筋彎曲時(shí)的中性層,其長(zhǎng)度在彎曲過(guò)程不會(huì)發(fā)生變化。同理,中性層上的O1-O2弧長(zhǎng),在鋼筋彎曲過(guò)程其長(zhǎng)度保持不變。
根據(jù)鋼筋中性層的理論,在鋼筋翻樣中,中性層上的O1-O2弧長(zhǎng)就是鋼筋的彎曲展開長(zhǎng)度。
舉例說(shuō)明,圖2所示:
圖2 鋼筋混凝土梁配筋
如圖2為現(xiàn)澆C30混凝土梁的配筋圖,主筋混凝土保護(hù)層厚度為25mm,1號(hào)鋼筋為12,鋼筋兩端均有半圓彎鉤,根據(jù)以上鋼筋中性層材料長(zhǎng)度在鋼筋彎曲過(guò)程長(zhǎng)度保持不變的原理,運(yùn)用AutoCAD2014的多端線長(zhǎng)度查詢功能,計(jì)算1號(hào)鋼筋的下料長(zhǎng)度。
鋼筋半圓彎鉤下料展開尺寸如圖3所示:
圖3 半圓鋼筋彎鉤計(jì)算
根據(jù)以上鋼筋半圓彎鉤尺寸,在AutoCAD2014中繪制線段如圖4所示:
圖4 AutoCAD半圓鋼筋外輪廓直線段
圖4 中,鋼筋直徑d=12mm,63mm=2.25d+3d,54mm=2d+2.5d,5950mm=6000-2×混凝土保護(hù)層厚度,圖5所示鋼筋線段為鋼筋外皮輪廓線。
圖5 AutoCAD繪制鋼筋半圓外輪廓線
運(yùn)用AutoCAD2014軟件的圓弧功能,繪制半圓彎鉤的半圓。運(yùn)用軟件線段合并功能,把鋼筋全部線段合并成為一根多段線。運(yùn)用偏移命令,把鋼筋半圓彎鉤的外輪廓線偏移6mm,得到鋼筋中性層的輪廓線。運(yùn)用list命令,查詢鋼筋中性層輪廓線的長(zhǎng)度。
如圖6和圖7所示,查詢得到鋼筋中性層長(zhǎng)度為6099.9mm≈6100mm。
圖6 AutoCAD查詢鋼筋下料長(zhǎng)度
圖7 AutoCAD軟件查詢結(jié)果
對(duì)上述半圓彎鉤鋼筋運(yùn)用公式法計(jì)算其下料長(zhǎng)度,半圓彎鉤鋼筋下料長(zhǎng)度計(jì)算公式如下:
半圓彎鉤鋼筋下料長(zhǎng)度=構(gòu)件長(zhǎng)度-混凝土保護(hù)層厚度+兩端彎鉤的長(zhǎng)度
由于一個(gè)半圓彎鉤增加長(zhǎng)度的理論計(jì)算值為6.25d,所以,半圓彎鉤鋼筋下料長(zhǎng)度=6000-2×25+2×6.25×12=6100mm。
運(yùn)用AutoCAD軟件計(jì)算鋼筋中性層長(zhǎng)度的計(jì)算結(jié)果與公式計(jì)算結(jié)果一致。
目前施工和造價(jià)單位進(jìn)行鋼筋翻樣配料計(jì)算,多使用鋼筋算量軟件及鋼筋翻樣軟件進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于施工人員和造價(jià)人員,不僅要求熟練使用計(jì)算機(jī)輔助軟件計(jì)算鋼筋的下料長(zhǎng)度,還需要掌握鋼筋下料長(zhǎng)度的手算計(jì)算能力,可以根據(jù)彎曲梁中性層在梁彎曲過(guò)程長(zhǎng)度保持不變的原理,計(jì)算鋼筋的下料長(zhǎng)度。
手工計(jì)算鋼筋下料長(zhǎng)度出現(xiàn)計(jì)算誤差的概率比計(jì)算機(jī)輔助軟件計(jì)算大,手工計(jì)算結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算復(fù)核手工計(jì)算結(jié)果,既可以體現(xiàn)計(jì)算過(guò)程的理論性,又能可以提高計(jì)算的精確度。
一般的建筑類公司、項(xiàng)目部計(jì)算機(jī)均安裝有AutoCAD軟件,使用該軟件對(duì)鋼筋翻樣結(jié)果進(jìn)行復(fù)核計(jì)算有計(jì)算機(jī)硬件和軟件方面的保證,在鋼筋翻樣下料計(jì)算中,可以如本文操作所示,手工計(jì)算結(jié)合AutoCAD軟件復(fù)核計(jì)算,提高計(jì)算的精確度和計(jì)算效率。