鋼筋混凝土梁板的經濟設計計算法

季成標南通職業大學建筑工程系，江蘇南通 226007

鋼筋混凝土梁板的經濟設計計算法

季成標南通職業大學建筑工程系，江蘇南通 226007

隨著美國等國家繼續實行寬松的貨幣救市政策以刺激經濟的復蘇和發展，國際貨幣開始了新一輪的貶值，中國的輸入性通貨膨脹非常明顯。就建筑市場而言，建筑市場的建筑材料和人工工資的價格飛速上漲給建筑工業帶來了新的挑戰。筆者試圖就目前最常用的鋼筋混凝土結構的設計這一角度來研究如何節省工程成本以降低工程造價。

鋼筋混凝土；梁板；經濟設計計算法

隨著美國等國家繼續實行寬松的貨幣救市政策以刺激經濟的復蘇和發展，國際貨幣開始了新一輪的貶值。在經濟全球化的今天，中國的輸入性通貨膨脹非常明顯。就建筑市場而言，建筑市場的建筑材料和人工工資的價格飛速上漲，建筑造價水漲船高。以南通地區為例，普通螺紋鋼的價格由今年4月份的3 300元/t漲到目前的4 600元/t，商品混凝土的價格由今年4月份的270元/立方漲到現在的370元/立方，標準磚由今年4月份的0.33元/塊漲到現在的0.45元/塊等等。建筑成本上升給建筑工業帶來了新的挑戰。筆者試圖就從目前最常用的鋼筋混凝土結構的設計這一角度來研究如何如何從技術角度降低工程造價以節省工程成本降低工程造價。

經過仔細推敲、分析研究，筆者發現在鋼筋混凝土結構中占比最大的是鋼筋混凝土梁板，有效降低梁板的造價，對工程整體造價的降低具有重要意義。由于梁和板的設計計算方法比較類似，筆者以鋼筋混凝土柱下條形基礎梁的設計為例運用數學方法來分析如何降低工程造價。

目前彈性地基上柱下條形基礎梁的設計，一般是先根據結構構造選擇斷面、鋼筋、砼的級別，然后根據計算的內力來進行配筋設計。但是，這種計算方法存在一定盲目性，有時出現配筋超出適筋范圍而不得不重新計算，并且算出的結果也不是最經濟的。

經過實踐和思考，筆者發現，在確保安全的前提下，保證配筋率在適筋范圍內的一種經濟設計法，此方法簡便易行，現闡述如下。

例如，要使梁最經濟，則單位延長米的梁造價應最低，即要滿足：

式中，Q為單位位延長米的梁造價（元/m）；

根據梁的斷面有：Q=Qcbh+ρQybh0-Qcρbh0（2）

式中，Qc為單方砼預算價（元/m3）；

Qy為單方鋼筋預算價（元/m3）；

b，h為基礎梁的寬度、高度（m）；

As，h0為基礎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：

根據鋼筋混泥土設計原理有：

式中：fcm為抗彎強度設計值（kpa）

fy為鋼筋抗拉強 度設計值（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）式變為：

要使Q=Q 成立

對（9）求導得

令Q’=0

得c=2（c）

把（a）、（b）代入（e）得：

設鋼筋現行預算價為Qy =35880元/m3（Ⅱ級），砼現行預算價為Qc=370元/m3；fy=300×103kpa，fcm=11×103kpa（C20）

根據式（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，且都在適當的數值范圍內，而且這樣的結果造價最經濟，即滿足（1）式：Q=Qmin。

基礎所用的鋼筋和混凝土，單位預算價格根據當時實際情況選用，則γ值將發生改變，對某地方某一段時間里，γ值應該是幾個特定的常量，如果根據（11）式算出這些常量，將大大地方便我們的計算。

這種設計計算方法可以推廣到任意梁的設計，只要先估算一

下梁的斷面，以便預估一下梁的自重引起的內力，計算要通過試算法，在目前的條件下，如果利用計算機編程，這一問題可輕松解決。這一設計計算方法可把γ值有目的地控制在最為經濟、最為安全的范圍內，使設計更加高效、安全、經濟、合理。這種經濟設計思路同樣也可以推廣到混凝土板的設計中去，相應的設計計算公式稍作變化，相信通過這樣的努力，應該能夠在保證結構安全的前提下，節省造價，更好地為國家的建筑事業服務。

TU375

A

1674-6708（2010）33-0216-02