箍筋到底按外皮計算還是按中心線計算,一直是鋼筋計算争議的熱門話題。有些地區定額明确規定按中心線計算,有些地區定額沒有明确規定,大家就不知如何是好了,也因此産生了許多争議。本文旨在解讀兩種算法的根本區别,幫你算得清清楚楚、明明白白。
我們先來探讨箍筋按外皮計算的情況。
箍筋按外皮長度計算
在我看來,箍筋按外皮長度計算是為了降低計算難度,因為按外皮長度計算省去了計算圓弧的麻煩。下面請看箍筋計算的演變過程。
(一)箍筋按外皮計算的演變過程
我們平常看到的箍筋是這樣的,比如框架柱的箍筋,如圖1所示。
圖1
這個箍筋中有箍筋1、箍筋2、箍筋3、箍筋4,其實箍筋1、箍筋2、箍筋3都是2*2的封閉箍筋,箍筋4是單肢箍,也叫拉筋。
但是,圖1是不能直接計算的,我們先來計算箍筋1,把其他箍筋去掉,圖1就變成圖2。
圖2
圖2還是不能計算,我們需要給圖2加上直徑,如圖3所示。
圖3
你認為這個箍筋長度可以算出來嗎?有人或許會認為,當然能算出來,就是算起來比較麻煩,把4個圓弧角去掉就簡單了。我估計當年發明箍筋計算公式的人也是這樣想的,于是圖3就變成了圖4。
圖4
下面我們就按圖4推導箍筋按外皮計算的公式。
(二)箍筋按外皮計算公式推導過程
我們給圖4加上尺寸,構件外皮是b和h,箍筋外皮是b1和h1,如圖5所示。
圖5
按照圖5,我們可以粗略列出箍筋按外皮的計算公式,如圖6所示。
圖6
很顯然,圖6中b1和h1是不準确的,主要是圓弧部分不準确,我們把圓弧部分放大,如圖7所示。
圖7
圖7中,b1可以換算成b2 R d,這裡R是彎曲半徑,d是箍筋直徑。這裡b2是準确的,R d是不準确的, R d的實際長度是弧長fe(也就是圖中的展開長度fe,展開長度與中心線相等,而不是與外皮相等,所以,這裡必須計算中心線長度fe),而fe是可以計算出來的,這就出現了标注長度與實際長度差值,我們隻要把差值補回來,這個圓弧段的長度就準确的了。
下面我們就來計算這個差值。
标注長度與實際長度的差值= 弧長fe-(R d)→
弧長fe=圓的周長*135/360=直徑*π*135/360=(R d/2)*2*π*135/360→
最後得到如下公式,如圖8所示。
圖8
這裡牽扯到箍筋的圓弧半徑R的取值問題,R應該取多少呢?
關于彎曲半徑R的取值,平法圖集16G101-1的57頁有一個相對明确的範圍,如圖9所示。
圖9
大家看到了,圖9中隻給了個取值範圍,在具體數據上并不明确,而我們遇到每一根鋼筋,必須給具體數據,怎麼辦呢?所以,廣聯達軟件給了每種級别鋼筋具體的彎曲半徑,個人認為是較為合理的,如圖10所示。
圖10
我們把各種彎曲半徑代入公式中,如圖11所示。
圖11
1、當彎曲半徑=1.25d時
我們把彎曲半徑R=1.25d,π=3.1415926代入公式中,得到标注與實際的差值;
2、當彎曲半徑=2d時
我們把彎曲半徑R=2d,π=3.1415926代入公式中,得到标注與實際的差值;
3、當彎曲半徑=2.5d時
我們把彎曲半徑R=2.5d,π=3.1415926代入公式中,得到标注與實際的差值;
4、當彎曲半徑=3d時
我們把彎曲半徑R=3d,π=3.1415926代入公式中,得到标注與實際的差值;
這個135度彎鈎計算結果,與廣聯達軟件計算是一緻的,如圖12所示。
圖12
5、按外皮計算公式推導
這裡b1和h1也可以用已知的截面尺寸和保護層代替,如圖13所示。
圖13
再把b1、h1和135度角彎鈎的差值代入到公式中,如圖14所示。
圖14
當彎曲半徑R=1.25d,公式推導過程如下:
同樣道理,把其他彎曲半徑都代入公式中,最終得到箍筋按外皮計算公式如圖15所示。
圖15
箍筋按中心線長度計算公式推導
下面我們推導按中心線來計算箍筋的長度。
所謂按中心線計算,就是工地的下料長度,因為在實際施工中,箍筋的每個角不可能是直角,一定會出現圓弧角,這是無法避免的,如圖16所示。
圖16
我們再來來計算一下箍筋長度,把圖16進一步細化,把數據全部變成準确的已知數據。在實際工程中,截面尺寸b和h是已知的,保護層C是已知的,箍筋直徑d是已知的,彎曲半徑我們前面講了,遇到具體工程,也是已知的,那麼圖16可以進一步細化成圖17。
圖17
根據圖17,我們可以計算下料長度,計算過程如圖18所示。
圖18
把圖18進一步簡化,如圖19所示。
圖19
最終,我們得到箍筋按中心線計算公式如圖20所示。
箍筋按外皮計算與按中心線計算長度比較
下面我們拿一個具體箍筋,來比較一下箍筋按外皮計算和按中心線計算長度的區别。
假如一個柱子截面尺寸為500*500,箍筋直徑為8mm,柱子保護層為30,我們來比較各種級别的箍筋長度。
(一)當箍筋是一級圓鋼時,彎曲半徑R=1.25d
1、箍筋按外皮計算長度
箍筋按外皮長度
=(b h)*2-8C max(10d,75)*2 1.9d*2
=(500 500)*2-8*30 80*2 1.9*8*2
=1950.4
2、箍筋按中心線計算長度
箍筋按中心線計算長度(R換成1.25d)
=(b h)*2-8C-8d-8R (1.5R 0.75d)*π*2
max(10d,75)*2
=(500 500)*2-8*30-8*8-8*1.25*8
(1.5*1.25*8 0.75*8)*3.1415926*2
80*2=1907.95
3、二者差值
外皮長度-中心線長度=1950.4-1907.95=42.45
(二)當箍筋是二級螺紋鋼時,彎曲半徑R=2d
1、箍筋按外皮計算長度
箍筋按外皮長度
=(b h)*2-8C max(10d,75)*2 1.9d*2
=(500 500)*2-8*30 80*2 2.89*8*2
=1966.24
2、箍筋按中心線計算長度
箍筋按中心線計算長度(R換成2d)
=(b h)*2-8C-8d-8R (1.5R 0.75d)
*π*2 max(10d,75)*2
=(500 500)*2-8*30-8*8-8*2*8
(1.5*2*8 0.75*8)*3.1415926*2 80*2
=1916.50
3、二者差值
外皮長度-中心線長度=1966.24-1916.50=49.74
(三)當箍筋是三級螺紋鋼時,彎曲半徑R=2.5d
1、箍筋按外皮計算長度
箍筋按外皮長度
=(b h)*2-8C max(10d,75)*2 1.9d*2
=(500 500)*2-8*30 80*2 3.57*8*2
=1977.12
2、箍筋按中心線計算長度
箍筋按中心線計算長度(R換成2.5d)
=(b h)*2-8C-8d-8R (1.5R 0.75d)*π*2
max(10d,75)*2
=(500 500)*2-8*30-8*8-8*2.5*8
(1.5*2.5*8 0.75*8)*3.1415926*2
80*2=1922.19
3、二者差值
外皮長度-中心線長度=1977.12-1922.19=54.93
(四)當箍筋是四級螺紋鋼時,彎曲半徑R=3d
1、箍筋按外皮計算長度
箍筋按外皮長度
=(b h)*2-8C max(10d,75)*2 1.9d*2
=(500 500)*2-8*30 80*2 4.25*8*2
=1988
2、箍筋按中心線計算長度
箍筋按中心線計算長度(R換成3d)
=(b h)*2-8C-8d-8R (1.5R 0.75d)*π*2
max(10d,75)*2
=(500 500)*2-8*30-8*8-8*3*8
(1.5*3*8 0.75*8)*3.1415926*2 80*2
=1927.89
3、二者差值
外皮長度-中心線長度=1988-1927.89=60.11
實際工程中到底按哪個長度計算
綜上所述,按照外皮計算比按中心線計算稍微大一點,那實際工程中到底按外皮計算還是按中心線計算?
這個問題沒有标準答案,所在立場不同,大家可能采取的計算方式也不同,我相信你内心已經有答案了。
下面是我自己做工程中的原則,供大家參考。
1、如果當地定額有明确的規定,那就按定額規定計算;
2、如果當地定額沒有規定,張向榮老師之前的工程中是按外皮長度計算的,個人經驗,僅供參考。
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