箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?

張向榮

廣聯達造價圈簽約作者、30+年造價實戰經驗,15+年造價培訓經驗,快算達科技公司創始人


箍筋到底按外皮計算還是按中心線計算,一直是鋼筋計算爭議的熱門話題。有些地區定額明確規定按中心線計算,有些地區定額沒有明確規定,大家就不知如何是好了,也因此產生了許多爭議。本文旨在解讀兩種算法的根本區別,幫你算得清清楚楚、明明白白。


我們先來探討箍筋按外皮計算的情況。


一、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。


箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?

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。


箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?

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。


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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,於是圖3就變成了圖4。


箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?

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。


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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。


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圖6



很顯然,圖6中b1和h1是不準確的,主要是圓弧部分不準確,我們把圓弧部分放大,如圖7所示。


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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是準確的,R+d是不準確的, 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,這就出現了標註長度與實際長度差值,我們只要把差值補回來,這個圓弧段的長度就準確的了。


下面我們就來計算這個差值。


標註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。


箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?

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?


關於彎曲半徑R的取值,平法圖集16G101-1的57頁有一個相對明確的範圍,如圖9所示。


箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?

圖9


大家看到了,圖9中只給了個取值範圍,在具體數據上並不明確,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別鋼筋具體的彎曲半徑,個人認為是較為合理的,如圖10所示。


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圖10


我們把各種彎曲半徑代入公式中,如圖11所示。


箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?

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,得到標註與實際的差值;

箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?


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,得到標註與實際的差值;

箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?

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,得到標註與實際的差值;

箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?


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,得到標註與實際的差值;


箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?

這個135度彎鉤計算結果,與廣聯達軟件計算是一致的,如圖12所示。


箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?

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。


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圖13



再把b1、h1和135度角彎鉤的差值代入到公式中,如圖14所示。


箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?

圖14



當彎曲半徑R=1.25d,公式推導過程如下:

箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?

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。

箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?

圖15


二、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。


箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?

圖16


我們再來來計算一下箍筋長度,把圖16進一步細化,把數據全部變成準確的已知數據。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。


箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?

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。


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圖18


把圖18進一步簡化,如圖19所示。


箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?

圖19


最終,我們得到箍筋按中心線計算公式如圖20所示。


箍筋算法之爭:按外皮長度計算與按中心線長度計算究竟相差多少?


三、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別。


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,我們來比較各種級別的箍筋長度。


(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


四、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?


這個問題沒有標準答案,所在立場不同,大家可能採取的計算方式也不同,我相信你內心已經有答案了。


下面是我自己做工程中的原則,供大家參考。

1、如果當地定額有明確的規定,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。


#你的計算原則是什麼?歡迎留言交流!#


廣聯達造價圈簽約專家黃燕翔審核


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