Excel在梁板配筋計(jì)算中的應(yīng)用與實(shí)踐

洪英 劉冬濱

摘要：運(yùn)用Excel 軟件，高效解決了梁板配筋計(jì)算中涉及的重復(fù)計(jì)算，這有助于更好地理解其計(jì)算原理，熟悉Excel的應(yīng)用，同時也便于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師從繁瑣的計(jì)算中擺脫出來，對于解決工程中的各種學(xué)科計(jì)算具有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：Excel；主梁；配筋計(jì)算

中圖分類號：U443.35文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2011）22-0027-02

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)專業(yè)軟件的應(yīng)用大大提高了工程師的工作效率，但也存在無法忽視的弱點(diǎn)，如專業(yè)人員對專業(yè)軟件熟練掌握的耗時長，尚需對所得結(jié)果進(jìn)行復(fù)核調(diào)整，為克服這一弊端，文章結(jié)合Excel軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)計(jì)算與分析功能，利用其公式編輯函數(shù)進(jìn)行編寫計(jì)算，可有效地簡化計(jì)算過程。主要以單筋矩形截面為例，說明如何用Excel實(shí)現(xiàn)其配筋設(shè)計(jì)。

1受彎構(gòu)件正截面配筋計(jì)算流程

單筋矩形截面梁板配筋設(shè)計(jì)實(shí)用計(jì)算框圖如圖1所示。

2Excel程序的編制

2.1程序界面設(shè)計(jì)

在計(jì)算程序工作表中，將顯示區(qū)域劃分已知條件區(qū)、配筋計(jì)算區(qū)和承載力復(fù)核區(qū)，在計(jì)算中，將混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、最小配筋率、最大配筋率等需要用到的參數(shù)匯總至第4張工作表中。

2.2參數(shù)匯總表的編制

①材料特性表。將橋梁鋼筋混凝土梁板中的常用材料混凝土、鋼筋的特性編制成表格，包含材料種類、彈性模量、設(shè)計(jì)強(qiáng)度以及由材料決定的混凝土受壓區(qū)相對界限高度。

②最小配筋率ρmin與最大配筋率ρmax。選用不同種類的鋼筋、不同強(qiáng)度等級的混凝土，E14單元格計(jì)算出規(guī)范要求的最小配筋率，J14單元格顯示E14單元格與0.2%的最大值；F19單元格計(jì)算最大配筋率ρmax。

③公路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全等級表。不同的橋涵結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)安全等級不同，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)不同，根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）中的規(guī)定編制表格。

④梁、板混凝土保護(hù)層最小厚度表。不同的環(huán)境條件，梁、板混凝土保護(hù)層最小厚度要求不同，根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）中的規(guī)定編制表格。

2.3截面配筋計(jì)算步驟

選定構(gòu)件的截面高度h、截面寬度b，分別輸入到C3、C4 各單元格中。

在C7、C8、C11 單元格下拉框中，分別選定結(jié)構(gòu)的安全等級、混凝土強(qiáng)度等級和鋼筋級別。

將作用于構(gòu)件的彎矩組合設(shè)計(jì)值Md，輸入到C19 單元格中。

在C5單元格輸入假定的受拉鋼筋合力作用點(diǎn)至受拉邊緣的距離as；

當(dāng)已知條件輸入完畢并確認(rèn)后，梁板截面尺寸與材料選用分欄中C6自動計(jì)算截面有效高度h0。

H7、H12單元格從參數(shù)匯總表中獲取結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0和混凝土受壓區(qū)相對界限高度ξb。

C9、C10、C12單元格從參數(shù)匯總表中獲取材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度ξb。

在I4 單元格下拉框中,選定主筋（縱向受力鋼筋）布置排數(shù)。

C16單元格計(jì)算單筋矩形截面在縱向受拉鋼筋達(dá)到充分發(fā)揮作用或不出現(xiàn)超筋破壞所能承受的最大彎矩設(shè)計(jì)值。

C21單元格計(jì)算混凝土受壓區(qū)高度x，并檢驗(yàn)是否符合x≤ξbh0的條件；如果C22 單元格顯示“> ”，B24單元格顯示“配置受壓鋼筋或加大截面尺寸或提高混凝土強(qiáng)度等級”字樣；同時C23單元格將顯示為空白。

C23單元格計(jì)算鋼筋截面面積As。

在C25 、E25 單元格輸入選擇的配筋直徑和根數(shù)，C26單元格將顯示所選鋼筋的截面面積。

如果實(shí)際選用鋼筋的As>As的計(jì)算值，E26單元格顯示“鋼筋選用滿足要求”，否則顯示“鋼筋選用不滿足要求，重新選用鋼筋！”

C27、C28單元格分別計(jì)算受拉鋼筋最小配筋截面面積Asmin和最大鋼筋截面積Asmax。

如果實(shí)際選用鋼筋的As>Asmin，F(xiàn)26單元格顯示“滿足要求”，否則將提示“按最小配筋率計(jì)算的鋼筋截面面積進(jìn)行配筋”。

如果實(shí)際選用鋼筋的As

C25、E25、C26單元格將顯示實(shí)際配筋成果，若E26、F27、F28單元格均顯示“滿足要求”，則計(jì)算結(jié)束。

2.4Excel 編程說明

輸入計(jì)算公式，利用Excel 的內(nèi)置函數(shù)和功能，對前述計(jì)算公式進(jìn)行編程，并輸入相應(yīng)單元格中，在公式編制過程中發(fā)現(xiàn)用的比較多的函數(shù)有IF函數(shù)、ROUND函數(shù)、LOOKUP函數(shù)、SQRT函數(shù)等，結(jié)合配筋計(jì)算的關(guān)鍵參數(shù)，下面對這幾個函數(shù)的應(yīng)用情況做示例說明，如表1 所示。

3計(jì)算實(shí)例

某鋼筋混凝土單筋矩形截面梁截面尺寸，b=250 mm，h=50 mm，擬采用C20混凝土，R235鋼筋，承受彎矩，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。試求受拉鋼筋的截面面積并配筋。

將以上已知數(shù)據(jù)輸入圖2所示的程序中，即可得到計(jì)算結(jié)果如圖3所示。

4結(jié)語

通過多次試算表明，用Excel 來解決梁板鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算中的問題精度高、速度快、難度不大，易于掌握，該編程計(jì)算法同樣適用于梁板承載力復(fù)核、工程量計(jì)算、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、測量內(nèi)業(yè)資料整理等，可以總結(jié)出一系列操作性、通用性強(qiáng)的電子表格，為工程人員計(jì)算和選擇創(chuàng)造便利條件。

參考文獻(xiàn)：

[1] JTG D60—2004,公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[2] JTG D62—2004,公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 史玉磊,史金峰,郭瑞編.Excel函數(shù)與圖表實(shí)用大全[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.

[4] 崔志達(dá),王命平.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中應(yīng)用EXCEL的研究與實(shí)踐[J].高校理科研究,2008,(11).