基于弯曲梁中性层原理运用AutoCAD软件计算钢筋下料长度

张植盛

（广东白云学院，广东 广州 510000）

在建筑工程钢筋施工过程中，需要对钢筋图纸进行深化计算，计算钢筋的下料尺寸，编制钢筋下料清单和绘制钢筋下料简图，指导钢筋工对钢筋下料、弯曲等加工。为了提高钢筋下料计算的精确度和效率，作者从型钢的弯曲理论对型钢弯曲展开理论进行研究，结合计算机软件的信息化技术，提出钢筋下料计算机辅助设计的一种方法。

材料力学中弯曲梁的正应力分布规律为：梁的各纵向线弯曲成曲线，梁下部的纤维伸长，上部的纤维缩短，弯曲梁中既不伸长又不缩短的层称之为中性层，根据中性层在梁弯曲过程长度没有变化的特点，把中性层的原理应用于钢筋翻样中钢筋下料长度的计算。

中性层与横截面的交线为中性轴，中性轴通过截面的形心，如图1所示。

图1 中性层

钢筋的截面为圆形，如图1所示，钢筋弯曲时中性轴为Z轴，中性轴Z通过钢筋的形心钢筋圆心，钢筋弯曲时，中性轴Z的长度没有伸长也不会缩短。

根据中性层的定义，O1-O2两点圆弧构成的圆弧面（图1中剖面线所示扇形）为钢筋弯曲时的中性层，其长度在弯曲过程不会发生变化。同理，中性层上的O1-O2弧长，在钢筋弯曲过程其长度保持不变。

根据钢筋中性层的理论，在钢筋翻样中，中性层上的O1-O2弧长就是钢筋的弯曲展开长度。

举例说明，图2所示：

图2 钢筋混凝土梁配筋

如图2为现浇C30混凝土梁的配筋图，主筋混凝土保护层厚度为25mm，1号钢筋为12，钢筋两端均有半圆弯钩，根据以上钢筋中性层材料长度在钢筋弯曲过程长度保持不变的原理，运用AutoCAD2014的多端线长度查询功能，计算1号钢筋的下料长度。

钢筋半圆弯钩下料展开尺寸如图3所示：

图3 半圆钢筋弯钩计算

根据以上钢筋半圆弯钩尺寸，在AutoCAD2014中绘制线段如图4所示：

图4 AutoCAD半圆钢筋外轮廓直线段

图4 中，钢筋直径d=12mm，63mm=2.25d+3d，54mm=2d+2.5d，5950mm=6000-2×混凝土保护层厚度，图5所示钢筋线段为钢筋外皮轮廓线。

图5 AutoCAD绘制钢筋半圆外轮廓线

运用AutoCAD2014软件的圆弧功能，绘制半圆弯钩的半圆。运用软件线段合并功能，把钢筋全部线段合并成为一根多段线。运用偏移命令，把钢筋半圆弯钩的外轮廓线偏移6mm，得到钢筋中性层的轮廓线。运用list命令，查询钢筋中性层轮廓线的长度。

如图6和图7所示，查询得到钢筋中性层长度为6099.9mm≈6100mm。

图6 AutoCAD查询钢筋下料长度

图7 AutoCAD软件查询结果

对上述半圆弯钩钢筋运用公式法计算其下料长度，半圆弯钩钢筋下料长度计算公式如下：

半圆弯钩钢筋下料长度=构件长度-混凝土保护层厚度+两端弯钩的长度

由于一个半圆弯钩增加长度的理论计算值为6.25d，所以，半圆弯钩钢筋下料长度=6000-2×25+2×6.25×12=6100mm。

运用AutoCAD软件计算钢筋中性层长度的计算结果与公式计算结果一致。

目前施工和造价单位进行钢筋翻样配料计算，多使用钢筋算量软件及钢筋翻样软件进行计算。对于施工人员和造价人员，不仅要求熟练使用计算机辅助软件计算钢筋的下料长度，还需要掌握钢筋下料长度的手算计算能力，可以根据弯曲梁中性层在梁弯曲过程长度保持不变的原理，计算钢筋的下料长度。

手工计算钢筋下料长度出现计算误差的概率比计算机辅助软件计算大，手工计算结合计算机辅助计算复核手工计算结果，既可以体现计算过程的理论性，又能可以提高计算的精确度。

一般的建筑类公司、项目部计算机均安装有AutoCAD软件，使用该软件对钢筋翻样结果进行复核计算有计算机硬件和软件方面的保证，在钢筋翻样下料计算中，可以如本文操作所示，手工计算结合AutoCAD软件复核计算，提高计算的精确度和计算效率。