手算“慢”机算“精”——钢筋下料计算课程中手算机算的探讨

何仲愈

广州市城市建设职业学校 广东广州 510000

随着计算机技术的发展，很多学科都以行业软件作为辅助而加速发展，很多操作都变得更加简单，减少很多人工操作工作量，从而达到节约时间的目的。在建筑工程行业里，甚至出现不是该专业学科毕业但因懂得相应软件的操作而从事相应建筑行业内容的工作人员。这种情况对于行业发展，究竟是好还是不好，对此一直抱有疑问。另一方面，为了适应行业对人才的需求，也为了更好地提高参加培训人员的就业目的，相应的职业教育、培训机构也跟随着这股科技改革的风潮对课程设置、教学大纲进行了修改，增加了相应的软件课程。而随着教育改革，也在大力推行新的教学方式、新的教学手段，更是加快了其推广的速度和广度。

新的方式总是给人耳目一新的感觉，而且软件表现出操作简易、速度快、结果精准的优点，更能迅速完成其所有的目标，效果理想。对于职业教育和培训来说，课程设置的划分、课程内容的组成以及课时的分配直接影响到人才能力培养的方向。面对新知识、新科目的增加，为确保基础学科的质量，推广人文德育的全能人才培养，各课程课时内容都是非常紧张的。而对于一个科目来说，教学学时总量不变的情况下，软件课程的增加必然导致其他课程的缩减，一般的操作是减少理论课时，因其教学形式在表现方面缺少创新，缺少吸引力。除了理论课程，还会因为安全因素、场地因素等原因缩减，甚至取消实操课程。这种改变是否真的能达到最初的专业人才培养目标吗？以建筑施工专业中的钢筋下料计算课程作为研究对象，经过长年的教学对比、企业调研、毕业生反馈等，发现理论知识是原理——不可轻视，软件操作是手段——只作辅助。而且还发现“手算慢、易出错，机算快、精确”这种固有的印象并不是绝对的。

1 理论、规范和图集是手算和机算的基础

根据施工行业的需求，在施工专业的课程设置当中均有钢筋下料计算的内容，并以梁、板、柱、墙、楼梯等构件作为主要的教学内容。传统的教学过程是采用理论教学。首先，通过钢筋混凝土结构平法识图来了解各种构件中钢筋的配筋情况；其次，以图集和规范为依据，掌握各种构件中各种钢筋的构造要点；最终，能熟练计算各种构件中钢筋的下料长度和根数。教学方法一般以实际工程案例进行演示性教学，学生独自手动计算为教学成果体现。计算机软件的发展确实在一定程度上缩减了烦琐重复的计算过程，提升了速度。为了适应行业的发展需求，也会加入相应的行业软件培训操作课程，以实际工程为任务，上机操作进行软件训练。

熟悉软件是非常容易的，因为一般都是通过简单的命令达成操作，所以实际软件操作培训并不需要占用很多课时。而且在当前计算机的应用和普及的环境下，学生都是比较容易掌握各种软件命令的操作。还有一些学生虽然不太会看结构施工图，但也可以很好地进行软件操作。可是，会操作软件并不代表就能学会了钢筋下料计算。因为软件其实也就是一个提速工具，它还是需要理论支撑的，否则就是只知其然不知其所以然，更不能在实际工程当中独立完成钢筋下料计算。如在计算钢筋下料长度时，经常会用到“跨度”这一词，在框架梁里面，跨度指的是两个柱子内边线之间的距离。而对于板，跨度指的是两条梁内边线之间的距离。根据力学传递的线路，其实是可以把跨度看作为构件支座间的净距。在手算框架梁的钢筋下料长度时，对于不同种类的纵向钢筋，只需要在跨度的基础上根据构造要求加上相应的锚固长度、弯钩增加长度，再进行量度差值的修正就可以得出下料长度。

在广联达钢筋云翻样软件里面，计算梁的纵向钢筋下料长度是需要先录入图纸，然后通过对结构平面施工图中的各个梁逐一进行点取定位来确定每一条梁的实际长度。理论知识不够扎实的学生就只会记得操作命令把框架梁经过的每个柱子两边都点上，但并不理解为什么要这么做，所以识别出多种问题，学生也找不到原因，即使看上去好像算出来了，但结果是否正确，他也不清楚。其实把柱子两边点上，就是同时确定了可锚固的长度范围和框架梁的各个净跨。举一反三，那么对于次梁的点取定位，只要理解了支座的概念就会很清楚点取的是相应框架梁的两条边线，而不是所有交叉经过的梁的边线，因为根据力学传递路线，次梁的支座是框架梁。有了支座、跨度的概念，到后面对于软件初步算出的结果进行框架梁钢筋锚固的调整也是正确的，在计算板里的底筋、支座负筋、分布筋的下料长度和根数时就更好理解了，点取操作也不会出问题。由此可见，理论、规范、图集永远是钢筋下料计算的基础和原则，是不可分离的。所以省略理论学习和手算演练加强理解，只单方面依靠软件计算，提高“无用”效率是让人质疑的，其得出的计算结果也是不精确的，更谈不上达到实际工程的要求。

2 钢筋翻样软件的现有问题

在实际教学操作中，也发现了一些问题，就是软件的智能化识别程度如何判断。在广联达钢筋云翻样软件里是可以通过导入实际工程图纸，通过命令操作可快速地识别梁、板、柱信息，并进行钢筋下料计算。但实际上，各个工程图纸是由不同的设计人员和不同设计院制作的，这就会出现因设计院的表达形式不同和设计人员技术水平和绘图习惯的不同，还有图纸绘制过程中产生的多余信息等因素造成软件智能识别出错。因此，软件操作者需要在智能识别钢筋命令前先对图纸进行整理操作，减少软件识别的出错概率。但这种错误是很难避免的，因为差异性是随着不同设计人员和不同设计院各自带入的。而软件如果加大容错率，也会导致识别的时候出现分歧，甚至错误，所以要做到“精”是非常难的。正因为这个不可避免的原因，即使在后面的命令上，也会让软件操作者不断地对软件的录入信息和计算结果进行核对，这个过程反而增加了计算时间。

设计院有句老话，“帮人改图还不如自己重新画图”，可以看出这个核算的时间成本真的很高。还有，实际工程的多样性、个体差异性导致软件并不能有效对构件进行识别。以剪力墙构件为例，剪力墙一般将其分为端部的暗柱、约束边缘构件、构造边缘构件，中间的剪力墙部分，还有其他的相应构件如连梁、暗梁、边框梁，以及其他洞口构造等，这些零部件共同组成一个剪力墙单元构件。因为各个部件之间是有互相联系的，有些甚至不可单独考虑，如计入体积配箍率的墙体水平分布钢筋、拉筋与拉结筋等。但软件中却把剪力墙拆分，中间墙体部分独立成块，而暗柱、约束边缘构件、构造边缘构件只能以框架矩形柱或框架异形柱的形式去进行考虑，这就与前面所提的计入体积配箍率的墙体水平分布钢筋、拉钩与拉筋等出现矛盾，可能导致漏算或者多算，分区不清。这最后也只能靠软件操作者以自身的知识水平对其进行调整以求达到精确要求。

3 手算不慢，机算不精

所以软件计算本身并不是“快”，它的“快”是要建立在熟悉相应的理论知识之后。手动计算一般给人的感觉是“慢”，但在实际教学过程中会发现手动计算才是学生掌握知识的关键环节。正因为这“慢”达到了相应的效果，从无到有，从陌生到熟悉，这就是技能掌握的必经过程，也是真正地遵循了学习规律。学生在一个构件、一根钢筋的计算过程当中慢慢学习相应的各种知识点，并加深其对知识的掌握程度。以钢筋端部弯锚为例，除了抗震要求必须弯锚外，还有在直线锚固长度不足时，也必须采用弯锚。而常规的构造做法就是钢筋弯锚段采用15d的长度。从易到难的学习过程中，梁、板、柱构件中都出现了这个15d的弯锚，所以随着学习内容的深入，知识点的不断反复加深，知识体系对比构建。也正因为这个“慢”，学生可以一个个知识点去理解和突破，最终达到知识的系统性和全面性的培养目标。而且在长期的教学实践中可发现，一般在手算表现比较好的学生，都是在不断学习和反复练习的过程中，加深对平法图纸和构造要求的理解，从而读懂实际工程图纸中各个构件的钢筋配置，并可以进行精确的下料计算。除了手算方面，这些学生在学习运用软件计算钢筋下料操作时都很快完成，表现很好，而且会根据实际问题对软件进行设置，并对结果进行判断和复核。

另外，不同软件其运行的计算方式也存在不统一。钢筋下料计算是以规范和图集为原则，对实际工程的图纸信息进行计算。同类钢筋的构造做法应该是相同的，计算公式也是一样的，所以计算结果也是唯一的。但根据实际软件操作发现存在不少问题，如拉筋计算。拉筋手算方式下料长度是以梁宽减去左右两侧梁的保护层，再加两个135°弯钩增加值；而软件选择计算方式时，拉筋可以选择以现有的拉筋图形计算，也可以选择以直线钢筋左右两边加135°弯钩的形式计算。

根据规范和图集作为原则，无论是采用手算还是机算，在软件中无论选择拉筋图形的默认算法还是直线钢筋加弯钩的算法，这三个得出的数据结果应该是一样的。但实际手算的结果是接近其现有拉筋图形的结果，但又不完全一致。软件自身的两个不同计算方式得出的答案又有较大的区别，这个区别在实际制作和计算的过程中是不应该存在的，因为其钢筋加工方法是一样的。软件公司也并未公开其计算公式，更无法去通过软件操作者进行修正，所以也并没有达到计算机计算的精确要求。

4 手算在实际工程中应用的普遍性

根据实际的企业调研，很多下料专业施工人员都觉得依赖计算机辅助还不如选择以工程经验的手算。因为其实一般实际工程会出现常用的普遍性，如在计算剪力墙的拉筋时，实际工程上墙身一般选用200mm、250mm、300mm、350mm这几个常用尺寸，就是说不仅是一个工程这样做，而是其他工程也是在这几个尺寸范围内选择。这也导致了很多的计算和做法变成具有普遍的通用性，甚至已经形成固定的匹配。如在剪力墙选用300mm的墙厚时，混凝土保护层常用为15mm，那么拉筋的图形尺寸就为270mm，再针对常用的拉筋为直径8mm的钢筋，一个135°的弯钩增加下料长度95mm，所以根据前面所述的方法，此拉筋的下料长度为270+2×95=460mm。推理可得，墙厚200mm、250mm、300mm、350mm的拉筋下料长度分别为360mm、410mm、460mm、510mm。这几个数据对于很多现场施工人员来说，已经是常用数据，记在脑中。所以根本不需要使用软件进行图纸钢筋输入和结果校对。根据钢筋工程的特点，每个构件都有其独立性，计算独立、开料独立、绑扎独立，因此，很多实际施工人员以他们多年的工作经验为基础，很多常用的数据、公式已刻在他的脑中，直接经过一些简单的计算就可以快速得出结果直接使用。所以手算的速度真的不一定慢，具体还是要看专业人员个人的熟练程度。

同时，在实际操作软件的过程中，也需要我们做很多的设置。如广联达钢筋云翻样中，梁的基础计算设置就有保护层、锚固、上筋、下筋、腰筋、搭接等，而每一项下面还有各种细项。如上筋的这一栏里面，就有普通层框架梁的支座锚固设置、屋面框架梁的支座锚固设置、框支梁的支座锚固设置等，这些都需要操作人员根据实际工程去细心设置。设置的前提是操作人员必须熟知其含义，懂得如何去调整和取舍，这又回到了最开始对理论知识的理解、规范图集的熟悉程度。另外，很多软件都是以一个最普遍的算法作为基础的，但实际工程中又会出现各种不同的情况，这些都需要操作者根据得出的结论进行二次修正，修正的原则又离不开基础的理论知识、规范和图集。

结语

因此在实际的教学课程设置和教学大纲当中，还应重视理论知识、规范图集的教学和学习。这也是培养建筑工程专业人才的核心目标，只有掌握了原理，才不会害怕实际工程中的变化，一切皆有据可循。所以我们要更重视理论教学，明白理论基础知识才是根本。在教学过程中应更加注重知识的侧重点，而不是长篇大论的原理。职业人才培养面向的是实际的职业应用，所以更应注重在实际工程应用中的知识。应该把理论教学和实际工程案例多结合，提取常用知识、重点知识加以归纳整理，采用多样的教学方法，努力推进举一反三的教学效果，做到学以致用。特别注意的是在实际工程中有很多专业人员经过工程积累的工作经验取得的合理快捷的计算方法，需要作为职业教育的努力调研方向，进行紧密的校企合作，收集实用的知识和技能，并及时反映到教学上，使学生及时掌握最新最实用的行业知识和技能。

当然也不是完全否定软件操作，我们要认识到软件操作就是一个工具。既然是工具肯定可以有发展的空间。很多新事物诞生、发展的初期因为不成熟而导致混乱、错误，但这些只需以理论为依据，不断修正，最终也会产生更精确的操作软件。要以发展的目光看事物，紧跟时代的变化和行业的发展，也必须加入软件操作课程。而且事实是检验真理的标准，可以在教学过程中，以实际工程为例，把手算和软件计算的钢筋下料结果进行交叉对比，对软件进行不断地改进升级。从小的方面看，可以根据实际工程的具体问题进行拆分，择优选取，无论手算还是机算，哪个方法更精确、更方便就选用哪个。从大的方面看，甚至可以继续跨学科展开研究，对软件设计提供意见和依据，从而改进软件，使它可以更加精确地运用到更多的学科方面。