季成標(biāo)南通職業(yè)大學(xué)建筑工程系，江蘇南通 226007

鋼筋混凝土梁板的經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算法

季成標(biāo)南通職業(yè)大學(xué)建筑工程系，江蘇南通 226007

隨著美國(guó)等國(guó)家繼續(xù)實(shí)行寬松的貨幣救市政策以刺激經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇和發(fā)展，國(guó)際貨幣開始了新一輪的貶值，中國(guó)的輸入性通貨膨脹非常明顯。就建筑市場(chǎng)而言，建筑市場(chǎng)的建筑材料和人工工資的價(jià)格飛速上漲給建筑工業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)。筆者試圖就目前最常用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)這一角度來研究如何節(jié)省工程成本以降低工程造價(jià)。

鋼筋混凝土；梁板；經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算法

隨著美國(guó)等國(guó)家繼續(xù)實(shí)行寬松的貨幣救市政策以刺激經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇和發(fā)展，國(guó)際貨幣開始了新一輪的貶值。在經(jīng)濟(jì)全球化的今天，中國(guó)的輸入性通貨膨脹非常明顯。就建筑市場(chǎng)而言，建筑市場(chǎng)的建筑材料和人工工資的價(jià)格飛速上漲，建筑造價(jià)水漲船高。以南通地區(qū)為例，普通螺紋鋼的價(jià)格由今年4月份的3 300元/t漲到目前的4 600元/t，商品混凝土的價(jià)格由今年4月份的270元/立方漲到現(xiàn)在的370元/立方，標(biāo)準(zhǔn)磚由今年4月份的0.33元/塊漲到現(xiàn)在的0.45元/塊等等。建筑成本上升給建筑工業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)。筆者試圖就從目前最常用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)這一角度來研究如何如何從技術(shù)角度降低工程造價(jià)以節(jié)省工程成本降低工程造價(jià)。

經(jīng)過仔細(xì)推敲、分析研究，筆者發(fā)現(xiàn)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中占比最大的是鋼筋混凝土梁板，有效降低梁板的造價(jià)，對(duì)工程整體造價(jià)的降低具有重要意義。由于梁和板的設(shè)計(jì)計(jì)算方法比較類似，筆者以鋼筋混凝土柱下條形基礎(chǔ)梁的設(shè)計(jì)為例運(yùn)用數(shù)學(xué)方法來分析如何降低工程造價(jià)。

目前彈性地基上柱下條形基礎(chǔ)梁的設(shè)計(jì)，一般是先根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造選擇斷面、鋼筋、砼的級(jí)別，然后根據(jù)計(jì)算的內(nèi)力來進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。但是，這種計(jì)算方法存在一定盲目性，有時(shí)出現(xiàn)配筋超出適筋范圍而不得不重新計(jì)算，并且算出的結(jié)果也不是最經(jīng)濟(jì)的。

經(jīng)過實(shí)踐和思考，筆者發(fā)現(xiàn)，在確保安全的前提下，保證配筋率在適筋范圍內(nèi)的一種經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)法，此方法簡(jiǎn)便易行，現(xiàn)闡述如下。

例如，要使梁最經(jīng)濟(jì)，則單位延長(zhǎng)米的梁造價(jià)應(yīng)最低，即要滿足：

式中，Q為單位位延長(zhǎng)米的梁造價(jià)（元/m）；

根據(jù)梁的斷面有：Q=Qcbh+ρQybh0-Qcρbh0（2）

式中，Qc為單方砼預(yù)算價(jià)（元/m3）；

Qy為單方鋼筋預(yù)算價(jià)（元/m3）；

b，h為基礎(chǔ)梁的寬度、高度（m）；

As，h0為基礎(chǔ)梁的縱向受力鋼筋面積(m2)，梁的有效高度（m）。

考慮到鋼筋的體積和砼互相抵消，其誤差很小，因此（2）式可以寫成：

根據(jù)鋼筋混泥土設(shè)計(jì)原理有：

式中：fcm為抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（kpa）

fy為鋼筋抗拉強(qiáng) 度設(shè)計(jì)值（kpa）

M為梁在上部荷載和地基反力作用下截面的控制彎距(kn·m）

把（6）、（7）代入（3）得：

則（8）式變?yōu)椋?/p>

要使Q=Q 成立

對(duì)（9）求導(dǎo)得

令Q’=0

得c=2（c）

把（a）、（b）代入（e）得：

設(shè)鋼筋現(xiàn)行預(yù)算價(jià)為Qy =35880元/m3（Ⅱ級(jí)），砼現(xiàn)行預(yù)算價(jià)為Qc=370元/m3；fy=300×103kpa，fcm=11×103kpa（C20）

根據(jù)式（6）得：

這樣，在上部荷載作用下，梁的高度h、h0、As都得到有效解答，且都在適當(dāng)?shù)臄?shù)值范圍內(nèi)，而且這樣的結(jié)果造價(jià)最經(jīng)濟(jì)，即滿足（1）式：Q=Qmin。

基礎(chǔ)所用的鋼筋和混凝土，單位預(yù)算價(jià)格根據(jù)當(dāng)時(shí)實(shí)際情況選用，則γ值將發(fā)生改變，對(duì)某地方某一段時(shí)間里，γ值應(yīng)該是幾個(gè)特定的常量，如果根據(jù)（11）式算出這些常量，將大大地方便我們的計(jì)算。

這種設(shè)計(jì)計(jì)算方法可以推廣到任意梁的設(shè)計(jì)，只要先估算一

下梁的斷面，以便預(yù)估一下梁的自重引起的內(nèi)力，計(jì)算要通過試算法，在目前的條件下，如果利用計(jì)算機(jī)編程，這一問題可輕松解決。這一設(shè)計(jì)計(jì)算方法可把γ值有目的地控制在最為經(jīng)濟(jì)、最為安全的范圍內(nèi)，使設(shè)計(jì)更加高效、安全、經(jīng)濟(jì)、合理。這種經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)思路同樣也可以推廣到混凝土板的設(shè)計(jì)中去，相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算公式稍作變化，相信通過這樣的努力，應(yīng)該能夠在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，節(jié)省造價(jià)，更好地為國(guó)家的建筑事業(yè)服務(wù)。

TU375

A

1674-6708（2010）33-0216-02