基于彎曲梁中性層原理運(yùn)用AutoCAD軟件計(jì)算鋼筋下料長(zhǎng)度

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。