Excel在梁板配筋计算中的应用与实践

洪英 刘冬滨

摘要：运用Excel 软件，高效解决了梁板配筋计算中涉及的重复计算，这有助于更好地理解其计算原理，熟悉Excel的应用，同时也便于结构设计工程师从繁琐的计算中摆脱出来，对于解决工程中的各种学科计算具有一定的参考作用。

关键词：Excel；主梁；配筋计算

中图分类号：U443.35文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）22-0027-02

通过调查发现计算机专业软件的应用大大提高了工程师的工作效率，但也存在无法忽视的弱点，如专业人员对专业软件熟练掌握的耗时长，尚需对所得结果进行复核调整，为克服这一弊端，文章结合Excel软件强大的数据计算与分析功能，利用其公式编辑函数进行编写计算，可有效地简化计算过程。主要以单筋矩形截面为例，说明如何用Excel实现其配筋设计。

1受弯构件正截面配筋计算流程

单筋矩形截面梁板配筋设计实用计算框图如图1所示。

2Excel程序的编制

2.1程序界面设计

在计算程序工作表中，将显示区域划分已知条件区、配筋计算区和承载力复核区，在计算中，将混凝土强度设计值、钢筋强度设计值、最小配筋率、最大配筋率等需要用到的参数汇总至第4张工作表中。

2.2参数汇总表的编制

①材料特性表。将桥梁钢筋混凝土梁板中的常用材料混凝土、钢筋的特性编制成表格，包含材料种类、弹性模量、设计强度以及由材料决定的混凝土受压区相对界限高度。

②最小配筋率ρmin与最大配筋率ρmax。选用不同种类的钢筋、不同强度等级的混凝土，E14单元格计算出规范要求的最小配筋率，J14单元格显示E14单元格与0.2%的最大值；F19单元格计算最大配筋率ρmax。

③公路桥涵结构的设计安全等级表。不同的桥涵结构，设计安全等级不同，结构重要性系数不同，根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）中的规定编制表格。

④梁、板混凝土保护层最小厚度表。不同的环境条件，梁、板混凝土保护层最小厚度要求不同，根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）中的规定编制表格。

2.3截面配筋计算步骤

选定构件的截面高度h、截面宽度b，分别输入到C3、C4 各单元格中。

在C7、C8、C11 单元格下拉框中，分别选定结构的安全等级、混凝土强度等级和钢筋级别。

将作用于构件的弯矩组合设计值Md，输入到C19 单元格中。

在C5单元格输入假定的受拉钢筋合力作用点至受拉边缘的距离as；

当已知条件输入完毕并确认后，梁板截面尺寸与材料选用分栏中C6自动计算截面有效高度h0。

H7、H12单元格从参数汇总表中获取结构重要性系数γ0和混凝土受压区相对界限高度ξb。

C9、C10、C12单元格从参数汇总表中获取材料设计强度ξb。

在I4 单元格下拉框中,选定主筋（纵向受力钢筋）布置排数。

C16单元格计算单筋矩形截面在纵向受拉钢筋达到充分发挥作用或不出现超筋破坏所能承受的最大弯矩设计值。

C21单元格计算混凝土受压区高度x，并检验是否符合x≤ξbh0的条件；如果C22 单元格显示“> ”，B24单元格显示“配置受压钢筋或加大截面尺寸或提高混凝土强度等级”字样；同时C23单元格将显示为空白。

C23单元格计算钢筋截面面积As。

在C25 、E25 单元格输入选择的配筋直径和根数，C26单元格将显示所选钢筋的截面面积。

如果实际选用钢筋的As>As的计算值，E26单元格显示“钢筋选用满足要求”，否则显示“钢筋选用不满足要求，重新选用钢筋！”

C27、C28单元格分别计算受拉钢筋最小配筋截面面积Asmin和最大钢筋截面积Asmax。

如果实际选用钢筋的As>Asmin，F26单元格显示“满足要求”，否则将提示“按最小配筋率计算的钢筋截面面积进行配筋”。

如果实际选用钢筋的As

C25、E25、C26单元格将显示实际配筋成果，若E26、F27、F28单元格均显示“满足要求”，则计算结束。

2.4Excel 编程说明

输入计算公式，利用Excel 的内置函数和功能，对前述计算公式进行编程，并输入相应单元格中，在公式编制过程中发现用的比较多的函数有IF函数、ROUND函数、LOOKUP函数、SQRT函数等，结合配筋计算的关键参数，下面对这几个函数的应用情况做示例说明，如表1 所示。

3计算实例

某钢筋混凝土单筋矩形截面梁截面尺寸，b=250 mm，h=50 mm，拟采用C20混凝土，R235钢筋，承受弯矩，结构重要性系数。试求受拉钢筋的截面面积并配筋。

将以上已知数据输入图2所示的程序中，即可得到计算结果如图3所示。

4结语

通过多次试算表明，用Excel 来解决梁板钢筋混凝土结构配筋计算中的问题精度高、速度快、难度不大，易于掌握，该编程计算法同样适用于梁板承载力复核、工程量计算、试验数据处理、测量内业资料整理等，可以总结出一系列操作性、通用性强的电子表格，为工程人员计算和选择创造便利条件。

参考文献：

[1] JTG D60—2004,公路桥涵设计通用规范[S].

[2] JTG D62—2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[3] 史玉磊,史金峰,郭瑞编.Excel函数与图表实用大全[M].北京:电子工业出版社,2007.

[4] 崔志达,王命平.结构设计计算中应用EXCEL的研究与实践[J].高校理科研究,2008,(11).