手算“慢”機算“精”
——鋼筋下料計算課程中手算機算的探討

何仲愈

廣州市城市建設(shè)職業(yè)學(xué)校 廣東廣州 510000

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，很多學(xué)科都以行業(yè)軟件作為輔助而加速發(fā)展，很多操作都變得更加簡單，減少很多人工操作工作量，從而達(dá)到節(jié)約時間的目的。在建筑工程行業(yè)里，甚至出現(xiàn)不是該專業(yè)學(xué)科畢業(yè)但因懂得相應(yīng)軟件的操作而從事相應(yīng)建筑行業(yè)內(nèi)容的工作人員。這種情況對于行業(yè)發(fā)展，究竟是好還是不好，對此一直抱有疑問。另一方面，為了適應(yīng)行業(yè)對人才的需求，也為了更好地提高參加培訓(xùn)人員的就業(yè)目的，相應(yīng)的職業(yè)教育、培訓(xùn)機構(gòu)也跟隨著這股科技改革的風(fēng)潮對課程設(shè)置、教學(xué)大綱進(jìn)行了修改，增加了相應(yīng)的軟件課程。而隨著教育改革，也在大力推行新的教學(xué)方式、新的教學(xué)手段，更是加快了其推廣的速度和廣度。

新的方式總是給人耳目一新的感覺，而且軟件表現(xiàn)出操作簡易、速度快、結(jié)果精準(zhǔn)的優(yōu)點，更能迅速完成其所有的目標(biāo)，效果理想。對于職業(yè)教育和培訓(xùn)來說，課程設(shè)置的劃分、課程內(nèi)容的組成以及課時的分配直接影響到人才能力培養(yǎng)的方向。面對新知識、新科目的增加，為確?；A(chǔ)學(xué)科的質(zhì)量，推廣人文德育的全能人才培養(yǎng)，各課程課時內(nèi)容都是非常緊張的。而對于一個科目來說，教學(xué)學(xué)時總量不變的情況下，軟件課程的增加必然導(dǎo)致其他課程的縮減，一般的操作是減少理論課時，因其教學(xué)形式在表現(xiàn)方面缺少創(chuàng)新，缺少吸引力。除了理論課程，還會因為安全因素、場地因素等原因縮減，甚至取消實操課程。這種改變是否真的能達(dá)到最初的專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)嗎？以建筑施工專業(yè)中的鋼筋下料計算課程作為研究對象，經(jīng)過長年的教學(xué)對比、企業(yè)調(diào)研、畢業(yè)生反饋等，發(fā)現(xiàn)理論知識是原理——不可輕視，軟件操作是手段——只作輔助。而且還發(fā)現(xiàn)“手算慢、易出錯，機算快、精確”這種固有的印象并不是絕對的。

1 理論、規(guī)范和圖集是手算和機算的基礎(chǔ)

根據(jù)施工行業(yè)的需求，在施工專業(yè)的課程設(shè)置當(dāng)中均有鋼筋下料計算的內(nèi)容，并以梁、板、柱、墻、樓梯等構(gòu)件作為主要的教學(xué)內(nèi)容。傳統(tǒng)的教學(xué)過程是采用理論教學(xué)。首先，通過鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)平法識圖來了解各種構(gòu)件中鋼筋的配筋情況；其次，以圖集和規(guī)范為依據(jù)，掌握各種構(gòu)件中各種鋼筋的構(gòu)造要點；最終，能熟練計算各種構(gòu)件中鋼筋的下料長度和根數(shù)。教學(xué)方法一般以實際工程案例進(jìn)行演示性教學(xué)，學(xué)生獨自手動計算為教學(xué)成果體現(xiàn)。計算機軟件的發(fā)展確實在一定程度上縮減了煩瑣重復(fù)的計算過程，提升了速度。為了適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展需求，也會加入相應(yīng)的行業(yè)軟件培訓(xùn)操作課程，以實際工程為任務(wù)，上機操作進(jìn)行軟件訓(xùn)練。

熟悉軟件是非常容易的，因為一般都是通過簡單的命令達(dá)成操作，所以實際軟件操作培訓(xùn)并不需要占用很多課時。而且在當(dāng)前計算機的應(yīng)用和普及的環(huán)境下，學(xué)生都是比較容易掌握各種軟件命令的操作。還有一些學(xué)生雖然不太會看結(jié)構(gòu)施工圖，但也可以很好地進(jìn)行軟件操作?？墒?，會操作軟件并不代表就能學(xué)會了鋼筋下料計算。因為軟件其實也就是一個提速工具，它還是需要理論支撐的，否則就是只知其然不知其所以然，更不能在實際工程當(dāng)中獨立完成鋼筋下料計算。如在計算鋼筋下料長度時，經(jīng)常會用到“跨度”這一詞，在框架梁里面，跨度指的是兩個柱子內(nèi)邊線之間的距離。而對于板，跨度指的是兩條梁內(nèi)邊線之間的距離。根據(jù)力學(xué)傳遞的線路，其實是可以把跨度看作為構(gòu)件支座間的凈距。在手算框架梁的鋼筋下料長度時，對于不同種類的縱向鋼筋，只需要在跨度的基礎(chǔ)上根據(jù)構(gòu)造要求加上相應(yīng)的錨固長度、彎鉤增加長度，再進(jìn)行量度差值的修正就可以得出下料長度。

在廣聯(lián)達(dá)鋼筋云翻樣軟件里面，計算梁的縱向鋼筋下料長度是需要先錄入圖紙，然后通過對結(jié)構(gòu)平面施工圖中的各個梁逐一進(jìn)行點取定位來確定每一條梁的實際長度。理論知識不夠扎實的學(xué)生就只會記得操作命令把框架梁經(jīng)過的每個柱子兩邊都點上，但并不理解為什么要這么做，所以識別出多種問題，學(xué)生也找不到原因，即使看上去好像算出來了，但結(jié)果是否正確，他也不清楚。其實把柱子兩邊點上，就是同時確定了可錨固的長度范圍和框架梁的各個凈跨。舉一反三，那么對于次梁的點取定位，只要理解了支座的概念就會很清楚點取的是相應(yīng)框架梁的兩條邊線，而不是所有交叉經(jīng)過的梁的邊線，因為根據(jù)力學(xué)傳遞路線，次梁的支座是框架梁。有了支座、跨度的概念，到后面對于軟件初步算出的結(jié)果進(jìn)行框架梁鋼筋錨固的調(diào)整也是正確的，在計算板里的底筋、支座負(fù)筋、分布筋的下料長度和根數(shù)時就更好理解了，點取操作也不會出問題。由此可見，理論、規(guī)范、圖集永遠(yuǎn)是鋼筋下料計算的基礎(chǔ)和原則，是不可分離的。所以省略理論學(xué)習(xí)和手算演練加強理解，只單方面依靠軟件計算，提高“無用”效率是讓人質(zhì)疑的，其得出的計算結(jié)果也是不精確的，更談不上達(dá)到實際工程的要求。

2 鋼筋翻樣軟件的現(xiàn)有問題

在實際教學(xué)操作中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，就是軟件的智能化識別程度如何判斷。在廣聯(lián)達(dá)鋼筋云翻樣軟件里是可以通過導(dǎo)入實際工程圖紙，通過命令操作可快速地識別梁、板、柱信息，并進(jìn)行鋼筋下料計算。但實際上，各個工程圖紙是由不同的設(shè)計人員和不同設(shè)計院制作的，這就會出現(xiàn)因設(shè)計院的表達(dá)形式不同和設(shè)計人員技術(shù)水平和繪圖習(xí)慣的不同，還有圖紙繪制過程中產(chǎn)生的多余信息等因素造成軟件智能識別出錯。因此，軟件操作者需要在智能識別鋼筋命令前先對圖紙進(jìn)行整理操作，減少軟件識別的出錯概率。但這種錯誤是很難避免的，因為差異性是隨著不同設(shè)計人員和不同設(shè)計院各自帶入的。而軟件如果加大容錯率，也會導(dǎo)致識別的時候出現(xiàn)分歧，甚至錯誤，所以要做到“精”是非常難的。正因為這個不可避免的原因，即使在后面的命令上，也會讓軟件操作者不斷地對軟件的錄入信息和計算結(jié)果進(jìn)行核對，這個過程反而增加了計算時間。

設(shè)計院有句老話，“幫人改圖還不如自己重新畫圖”，可以看出這個核算的時間成本真的很高。還有，實際工程的多樣性、個體差異性導(dǎo)致軟件并不能有效對構(gòu)件進(jìn)行識別。以剪力墻構(gòu)件為例，剪力墻一般將其分為端部的暗柱、約束邊緣構(gòu)件、構(gòu)造邊緣構(gòu)件，中間的剪力墻部分，還有其他的相應(yīng)構(gòu)件如連梁、暗梁、邊框梁，以及其他洞口構(gòu)造等，這些零部件共同組成一個剪力墻單元構(gòu)件。因為各個部件之間是有互相聯(lián)系的，有些甚至不可單獨考慮，如計入體積配箍率的墻體水平分布鋼筋、拉筋與拉結(jié)筋等。但軟件中卻把剪力墻拆分，中間墻體部分獨立成塊，而暗柱、約束邊緣構(gòu)件、構(gòu)造邊緣構(gòu)件只能以框架矩形柱或框架異形柱的形式去進(jìn)行考慮，這就與前面所提的計入體積配箍率的墻體水平分布鋼筋、拉鉤與拉筋等出現(xiàn)矛盾，可能導(dǎo)致漏算或者多算，分區(qū)不清。這最后也只能靠軟件操作者以自身的知識水平對其進(jìn)行調(diào)整以求達(dá)到精確要求。

3 手算不慢，機算不精

所以軟件計算本身并不是“快”，它的“快”是要建立在熟悉相應(yīng)的理論知識之后。手動計算一般給人的感覺是“慢”，但在實際教學(xué)過程中會發(fā)現(xiàn)手動計算才是學(xué)生掌握知識的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。正因為這“慢”達(dá)到了相應(yīng)的效果，從無到有，從陌生到熟悉，這就是技能掌握的必經(jīng)過程，也是真正地遵循了學(xué)習(xí)規(guī)律。學(xué)生在一個構(gòu)件、一根鋼筋的計算過程當(dāng)中慢慢學(xué)習(xí)相應(yīng)的各種知識點，并加深其對知識的掌握程度。以鋼筋端部彎錨為例，除了抗震要求必須彎錨外，還有在直線錨固長度不足時，也必須采用彎錨。而常規(guī)的構(gòu)造做法就是鋼筋彎錨段采用15d的長度。從易到難的學(xué)習(xí)過程中，梁、板、柱構(gòu)件中都出現(xiàn)了這個15d的彎錨，所以隨著學(xué)習(xí)內(nèi)容的深入，知識點的不斷反復(fù)加深，知識體系對比構(gòu)建。也正因為這個“慢”，學(xué)生可以一個個知識點去理解和突破，最終達(dá)到知識的系統(tǒng)性和全面性的培養(yǎng)目標(biāo)。而且在長期的教學(xué)實踐中可發(fā)現(xiàn)，一般在手算表現(xiàn)比較好的學(xué)生，都是在不斷學(xué)習(xí)和反復(fù)練習(xí)的過程中，加深對平法圖紙和構(gòu)造要求的理解，從而讀懂實際工程圖紙中各個構(gòu)件的鋼筋配置，并可以進(jìn)行精確的下料計算。除了手算方面，這些學(xué)生在學(xué)習(xí)運用軟件計算鋼筋下料操作時都很快完成，表現(xiàn)很好，而且會根據(jù)實際問題對軟件進(jìn)行設(shè)置，并對結(jié)果進(jìn)行判斷和復(fù)核。

另外，不同軟件其運行的計算方式也存在不統(tǒng)一。鋼筋下料計算是以規(guī)范和圖集為原則，對實際工程的圖紙信息進(jìn)行計算。同類鋼筋的構(gòu)造做法應(yīng)該是相同的，計算公式也是一樣的，所以計算結(jié)果也是唯一的。但根據(jù)實際軟件操作發(fā)現(xiàn)存在不少問題，如拉筋計算。拉筋手算方式下料長度是以梁寬減去左右兩側(cè)梁的保護(hù)層，再加兩個135°彎鉤增加值；而軟件選擇計算方式時，拉筋可以選擇以現(xiàn)有的拉筋圖形計算，也可以選擇以直線鋼筋左右兩邊加135°彎鉤的形式計算。

根據(jù)規(guī)范和圖集作為原則，無論是采用手算還是機算，在軟件中無論選擇拉筋圖形的默認(rèn)算法還是直線鋼筋加彎鉤的算法，這三個得出的數(shù)據(jù)結(jié)果應(yīng)該是一樣的。但實際手算的結(jié)果是接近其現(xiàn)有拉筋圖形的結(jié)果，但又不完全一致。軟件自身的兩個不同計算方式得出的答案又有較大的區(qū)別，這個區(qū)別在實際制作和計算的過程中是不應(yīng)該存在的，因為其鋼筋加工方法是一樣的。軟件公司也并未公開其計算公式，更無法去通過軟件操作者進(jìn)行修正，所以也并沒有達(dá)到計算機計算的精確要求。

4 手算在實際工程中應(yīng)用的普遍性

根據(jù)實際的企業(yè)調(diào)研，很多下料專業(yè)施工人員都覺得依賴計算機輔助還不如選擇以工程經(jīng)驗的手算。因為其實一般實際工程會出現(xiàn)常用的普遍性，如在計算剪力墻的拉筋時，實際工程上墻身一般選用200mm、250mm、300mm、350mm這幾個常用尺寸，就是說不僅是一個工程這樣做，而是其他工程也是在這幾個尺寸范圍內(nèi)選擇。這也導(dǎo)致了很多的計算和做法變成具有普遍的通用性，甚至已經(jīng)形成固定的匹配。如在剪力墻選用300mm的墻厚時，混凝土保護(hù)層常用為15mm，那么拉筋的圖形尺寸就為270mm，再針對常用的拉筋為直徑8mm的鋼筋，一個135°的彎鉤增加下料長度95mm，所以根據(jù)前面所述的方法，此拉筋的下料長度為270+2×95=460mm。推理可得，墻厚200mm、250mm、300mm、350mm的拉筋下料長度分別為360mm、410mm、460mm、510mm。這幾個數(shù)據(jù)對于很多現(xiàn)場施工人員來說，已經(jīng)是常用數(shù)據(jù)，記在腦中。所以根本不需要使用軟件進(jìn)行圖紙鋼筋輸入和結(jié)果校對。根據(jù)鋼筋工程的特點，每個構(gòu)件都有其獨立性，計算獨立、開料獨立、綁扎獨立，因此，很多實際施工人員以他們多年的工作經(jīng)驗為基礎(chǔ)，很多常用的數(shù)據(jù)、公式已刻在他的腦中，直接經(jīng)過一些簡單的計算就可以快速得出結(jié)果直接使用。所以手算的速度真的不一定慢，具體還是要看專業(yè)人員個人的熟練程度。

同時，在實際操作軟件的過程中，也需要我們做很多的設(shè)置。如廣聯(lián)達(dá)鋼筋云翻樣中，梁的基礎(chǔ)計算設(shè)置就有保護(hù)層、錨固、上筋、下筋、腰筋、搭接等，而每一項下面還有各種細(xì)項。如上筋的這一欄里面，就有普通層框架梁的支座錨固設(shè)置、屋面框架梁的支座錨固設(shè)置、框支梁的支座錨固設(shè)置等，這些都需要操作人員根據(jù)實際工程去細(xì)心設(shè)置。設(shè)置的前提是操作人員必須熟知其含義，懂得如何去調(diào)整和取舍，這又回到了最開始對理論知識的理解、規(guī)范圖集的熟悉程度。另外，很多軟件都是以一個最普遍的算法作為基礎(chǔ)的，但實際工程中又會出現(xiàn)各種不同的情況，這些都需要操作者根據(jù)得出的結(jié)論進(jìn)行二次修正，修正的原則又離不開基礎(chǔ)的理論知識、規(guī)范和圖集。

結(jié)語

因此在實際的教學(xué)課程設(shè)置和教學(xué)大綱當(dāng)中，還應(yīng)重視理論知識、規(guī)范圖集的教學(xué)和學(xué)習(xí)。這也是培養(yǎng)建筑工程專業(yè)人才的核心目標(biāo)，只有掌握了原理，才不會害怕實際工程中的變化，一切皆有據(jù)可循。所以我們要更重視理論教學(xué)，明白理論基礎(chǔ)知識才是根本。在教學(xué)過程中應(yīng)更加注重知識的側(cè)重點，而不是長篇大論的原理。職業(yè)人才培養(yǎng)面向的是實際的職業(yè)應(yīng)用，所以更應(yīng)注重在實際工程應(yīng)用中的知識。應(yīng)該把理論教學(xué)和實際工程案例多結(jié)合，提取常用知識、重點知識加以歸納整理，采用多樣的教學(xué)方法，努力推進(jìn)舉一反三的教學(xué)效果，做到學(xué)以致用。特別注意的是在實際工程中有很多專業(yè)人員經(jīng)過工程積累的工作經(jīng)驗取得的合理快捷的計算方法，需要作為職業(yè)教育的努力調(diào)研方向，進(jìn)行緊密的校企合作，收集實用的知識和技能，并及時反映到教學(xué)上，使學(xué)生及時掌握最新最實用的行業(yè)知識和技能。

當(dāng)然也不是完全否定軟件操作，我們要認(rèn)識到軟件操作就是一個工具。既然是工具肯定可以有發(fā)展的空間。很多新事物誕生、發(fā)展的初期因為不成熟而導(dǎo)致混亂、錯誤，但這些只需以理論為依據(jù)，不斷修正，最終也會產(chǎn)生更精確的操作軟件。要以發(fā)展的目光看事物，緊跟時代的變化和行業(yè)的發(fā)展，也必須加入軟件操作課程。而且事實是檢驗真理的標(biāo)準(zhǔn)，可以在教學(xué)過程中，以實際工程為例，把手算和軟件計算的鋼筋下料結(jié)果進(jìn)行交叉對比，對軟件進(jìn)行不斷地改進(jìn)升級。從小的方面看，可以根據(jù)實際工程的具體問題進(jìn)行拆分，擇優(yōu)選取，無論手算還是機算，哪個方法更精確、更方便就選用哪個。從大的方面看，甚至可以繼續(xù)跨學(xué)科展開研究，對軟件設(shè)計提供意見和依據(jù)，從而改進(jìn)軟件，使它可以更加精確地運用到更多的學(xué)科方面。