基于excel与autocad的钢筋混凝土截面配筋设计.pdf

6 水科学与工程技术 2 0 0 5年增刊 文章编号 1 6 7 2 9 9 0 0 2 0 0 5 S O 一 0 0 0 6 0 3 基 于 Ex c e l 与 Au t o CAD 的 钢 筋 混 凝 土 截 面 配 筋 设 计 刘兴华 ， 刘会欣 ， 简新平 河北工程学院水电校区，河北邯郸 0 5 6 0 2 1 摘 要 普通配筋程序 不易实现 自动绘 图 ， 并且当设计规范 变化时 ， 程序又不 易修改。提 出了 E x c e l 与 A u t o C AD相 结合的配筋方 法 ， 可以根据输 入的计算条件在 E x c e l 中实现配筋参数 自动选择和 自动配筋计算 ， 在 A u t o C A D 自动生成图形。该方法准确性高 ， 直观快捷 ， 容易适应规 范的变化 。 关键词 E x c e l ； A u t o C A D 配筋方法 中图分类号 T V 2 2 2 ． 2 文献标识码 A 1概述 在矩形抗弯截面配筋计算 中， 首先需要知道 配筋计 算的基本条件 如 截面尺寸 、 混凝土与钢筋 等级等 和 计算 的一些相关参数 如 混凝土和钢筋的强度设计值 ． 和 混凝 土受压等效矩形 应力 图系数 、 混 凝土相 对界限受压 区高度 舂等 ， 然后判 断是采用单筋截面还 是双筋界面 ， 进而计算所需 钢筋 面积。故应在 E x c e l 工 作簿 中列出一个截 面基本情况表 和一系列将要 使用的 参数表 如 混凝土强度设计值 表 、 钢筋 强度设 计值表 、 混凝土受压等效矩形应力 图系数表 、 混凝土相对界 限受 压区高度 色表 等 ， 相 对应 于 图 1中的参数表 1 、 参数表 2 ⋯⋯ 。而 和 、 。 、 毒等值是根据设计的基本条件从 相应的表 格中查 取或计算 出来 的 ， 因此 ， 应该列 出一个 参 数选择及计算表 ， 专门用来进行计算参数的选择或计 算 对应图 l 中参数选择及计算表 。具备以上 数据后 ， 就可以用一个配筋计算表进行配筋计算 ， 再将计算 的输 [ 收稿 日期 ] 2 0 0 5 0 1 0 7 [ 作者简介 】 刘兴华 1 9 7 7 一 ， 女 汉族 ， 河北 馆陶人， 助教 ， 专业方 向水利水电工程 ， T e 1 1 3 7 2 2 5 8 4 0 7 2 。 土工格栅每 m的设计拉力 N ／ m 验算时假定多个可能的滑动面， 求 出相应 的抗滑稳 定安 全系数 ， 再按传统条分法求出最危险滑弧的位置和 边坡稳定安全系数的最 小值 k ， 当最小 的 k值不满足规 范要求时 ， 通过调整选定土工格栅 的材料强度和铺设间 距 ， 直到最小的 k值满足规范要求 为止 。 4 ． 2 浅薄软土层的抗 滑稳定性 海滨大道路堤结合段工程区地形平坦开阔， 属近海 滩涂。0 - 2 0 m 的土层 为流塑软土 、 软弱土层 。2 0 ～ 5 0 m土 层不均匀 ， 土层变化较大 ， 夹多层 软弱土层 。 5 0 m 以下工 程地质条件较好 ， 土层较稳定 ， 承载力较高。 在海挡围堤断面设计时， 要求把堤身基础底部淤泥 层清除后铺设一层反滤土工布和土工格栅 ， 再铺设碎石 屑垫层 ， 这样增加 了格栅与首层土 碎石屑 之间的摩擦 力 ， 使薄弱环节得 到加强。 采用平面滑动极 限平衡法 楔 形滑动土体 对沿底筋顶面的抗滑稳定性进行验算 ， 满 足规范要求。 4 ． 3 围堤 沉降变形稳 定分析 根据地区沉降观测资料及 已建海挡 围堤的经验 ， 按 分层综合法计算地基最终变形量和施工期变形量 ， 其 中 施 工阶段的地基沉降量采用分级加载法计算确定 ， 经计 算 围堤的最终沉 降量为 8 6 ． 6 c m，压缩层厚度为基底 以 下 4 5 ．7 2 m， 施工期堤身沉降量为 7 2 ．7 c m， 围堤填筑后再 经过 2 - 3 a的沉降期基本趋于稳定 ，堤顶 可满足修筑高 速公路路面的要求。 加筋海挡 围堤基础土层属承载力较低 的软弱土层 ， 除对围堤基础承载力进行复核计算外 ， 还采用楔形滑动 法对第一层软弱土层进行抗挤出稳定性复核计算 。 经验 算均能够满足稳定要求 。 5结 语 从国内外一些工程实例来看 ， 路挡 围堤使用土工格 栅 的效果还是非常显著的。 但 目前工程设计 的理论还远 远落后于工程实 践 ， 本文从工程 实际出发 ， 较完整 系统 地探讨 了海 挡围堤分层铺设土工格栅 时的稳定分析计 算方法 ， 供设计人员参考。 参 考 文 献 [ 1 】 武汉水利 电力学 院主编． 土力学及 岩石力学[ M】 ， 水利 电力 出版社 ， 1 9 7 9 ． [ 2 ] S I I T 2 2 5 - 9 8 ， 水利水电工程土工合成材料应用 技术规 范i s ] ． 1 9 9 8 ． [ 3 ] G B 5 0 2 8 6 - 9 8 ， 堤 防工程设计规范[ s 】 ． 1 9 9 8 ． [4 ] 张颖均． 软土路 基上加筋路堤稳定性分析 ． 国外公路 ， 1 9 9 5 ， 1 5 ． 2 0 0 5年增 刊 刘兴华， 刘会欣 ， 简新平 基 于 E x c e l 与 A u t o C A D的钢筋混凝土截面配筋设计 7 出到配筋计算成果表 。根据计算成果表的数据 ， 可 以编 制一个专门用来 向 A u t o C A D输 出数据 、实现 自动绘图 的表格 ， 从这个表格 中复制相关 内容 到 A u t o C A D ， 即可 在 A u t o C AD中自动生成配筋图。如 图 1 所示 。 截 黧 b 篱h 距 数 表 1 数 表 2 数 表 3 截 面 宽 度，高 度，弯 距{寥 致 表} 参 数 表 2 j j参 数 表 M， 环境类别， 钢筋级别， ； } I ⋯ 混凝土等级等基本情况 {} } j I 参数选择及计算表 钢筋强 度值 ， 混凝 土强度 值 ， 混凝 土受 压等效 矩形应力图系数 a 混凝土相对受压区高度 ， 混 凝 土相对界 限受压 区高度 6， 钢筋合力点至截 面边 沿距离 。等 配筋计算表 判断 与 6 的关系 ， 确定采用 单 筋截 面还是 双筋截 面 ， 计算 配筋 面积 ， 并与最小配筋率相 比较 配筋计算表 根据 配筋面积与钢 筋表 ， 选择合 适的钢筋直径与根 数 ， 选择钢筋 的排数与间距 Au t o C AD绘图表 根据钢筋直径 、 根 数 、 排数 ， 间距 与截面尺寸列 出绘图用表 图 1基 于 E x c e l 与 Au t o C AD的钢筋混凝土截面配筋设计流程图 2 配筋设计的实现方法 2 ． 1 利用查找与 引用函数 实现参数 自动 查找 E x c e l提 供 的 查 找 与 引 用 函 数 有 C H0 0S E、 HL OO KU P 、 VL OO KU P、 L O OK UP等 。其 中 C HO O S E 函 数 用来 在 数组 的首 行 查 找并 返 回指定 单 元 格 的值 ， V L O OK UP函数用来在数组第一列 中查找 ， 然后在行之 间移动以返 回单元格的值 ， 这两个可 以用于配筋参数 的 自动查找。HL OO KU P函数语法为 H L O O K U P 1 o o k u p _ v a l u e ， t a b l e _ a r r a y ， r o w _ i n d e x _ n u m， r a n g e _ l o o k u p 其中 ， L o o k u p _ v a l u e为需要在数据表第一行中进行 查 找 的 数 值 ，可 以 为 数 值 、 引 用 或 文 本 字 符 串 。 T a b l e _a r r a y为需要在其 中查 找数据 的数据表 ，可 以使 用对区域或 区域名称的引用 。 它的第一行 的数值可以为 文本 、 数字或逻辑值。 R a n g e _ l o o k u p为一逻辑值 ， 指明函 数 HL O OK UP查找时是精确 匹配 ， 还是近似 匹配 。如果 r a n g e _ l o o k u p为 T R U E，则 t a b l e a r r a y的第一行的数值 必须按升序排列 ； 否则 ， 函数 H L O OK UP将不能给出正 确 的数值 。如果 r a n g e l o o k u p为 F A L S E， 则 t abl e _a r r ay 不必进行排序 。 Ro w _ i n d e x _ n u m 为 t a b l e a rr a y中待返回 的匹 配 值 的行 序 号 。R o w _ i n d e x _ n u m 为 1时 ，返 回 t a b l e a r r a y 第一行 的数值 ， r o w _ i n d e x n u n为 2时 ， 返 回 t a b l e a r r a y 第二行 的数值 ， 以此类推。 其它查找与引用函数 也可用于配筋参数 的 自动查 找 ， 具体用法可参 考 M i c r o s o f t E x c e l 帮助文件。 2 ． 2 利 用逻辑和数学函数 实现参数选择与配筋计算 一 般程序语言提供的所有逻辑函数 和数学函数 ， 在 E x c e l 中基本上都有 ， 只是语法略有不同。这样 ， 在配筋 计算 中需要 的逻辑运 算和数学运算 都可 以由 E x c e l 来 完成 。 例如 ， 混凝土相对受压 区高度 的确定 ， 要将计算 值与查参数表所得值 比较 ， 取较小的一个。 这 可以通 过 以下语句实现 I F 1 - S Q R T 1 - 2 B 4 2 G 7 ， G 7 ， 1 - S Q R T 1 - 2 B 4 2 其中 ， B 4 2为存放截面抵抗矩系数 O ／ ， 的单元格 ， G 7 为存放 蠹值 邑通过查找 函数查得 的单元格。 “ 1 - S Q R T 1 2 B 4 2 ” 用来计算得到一个 的计算值 ， 再用 I F函数 将它与 邑进行 比较 ， 取较小的一个 。 I F函数语法 I F Log i c a l _ t e s t ， v a l u e i f t r i l e ， v alu e i f f a l s e 其 中 ， Log i c al _ t e s t表 示 计 算 结 果 为 T R U E 或 F A L S E的任意值或表达式 ，本参 数可使用 任何 比较运 算 符。V al u e i f t r u e 是 Logi c a l _ t e s t 为 T R U E时返 回的 值 。V al u e i f f al s e是 Log i c al _ t e s t 为 F A L S E时返 回的 值。 其 它 E x c e l 中逻辑 函数与 数学 函数 的用法很 容易 通过帮助文件获得 。 3 Au t o CAD绘图表的编制及配筋图生成方法 3 ． 1 A u t o C AD绘 图表的编制 将 A u t o C A D命令填入 E x c e l 表格 中，可 以编 制出 A u t o C A D绘图表 。例如 ， 在 E x c e l 表格 的一行 3个单元 格 中， 依 次输 入“ l i n e ” ， “ 0 ， 0 ” ， “ 3 0 0 ， 5 0 0 ” ， 就完成 了一 个 画直线 的表。如表 1 所示 表 1 Au t o C A D绘图表的编 制举例 表 1中， 单元格 A 2 和单元格 B 3分别存放着 b m m 和 h m m 的值 ， 第 3 行 即为绘图表格 。 单元格 A 3中填入 绘图命令“ r e c t a n g ” ， 单 元格 B 3中填入坐标原点 ， 单元格 8 水科学与工程技术 2 0 0 5年增刊 文章编号 1 6 7 2 9 9 0 0 2 0 0 5 S O 一 0 0 0 8 0 2 七 里 庄 沟 渠 道 倒 虹 吸 建 筑 物 连 型 和 优 丫 匕 魏艳 秀， 王海峰 水利部河北水 利水 电勘测设计研究院 ，天津 3 0 0 2 5 0 摘 要 南水北调 中线总干渠穿七里庄沟交叉建筑物 型式 ， 根据地 形地 质条件 、 水文成果及总干渠技术 指标 ， 经过综合 比选优化 推荐采用渠道倒虹吸方案 。 关键词 南水北调 中线 ； 倒虹吸 ； 选型 ； 优化 中图分类号 T V 6 7 2 ．5 T V 6 8 文献标 识码 B 1工程 概 况 七里庄沟倒虹吸是南水北调 中线工程 总干渠京石 段上 的一座大型交叉建筑物 ， 位于河北省易县县城东北 约 3 ． 5 k m的七里庄村南 。建筑物等级 1 级 ，洪水标 准 1 0 0年一遇洪水设计 ， 3 0 0年一遇洪水校核 ， 地震设防烈 度 7 。 。建筑物起止桩号为 4 2 7 2 7 2 ～ 4 2 7 5 6 8 ，长度 2 9 6 ． 0 m。总干渠设 计流量 6 0 m ／ s ， 加大流量 7 0 m ／ s ， 过 水 断 面为 矩 形 ，渠 底 高 程 5 8 ． 3 1 5 m，进 口设 计 水 位 6 2 ． 61 5 m。 七 里庄 沟发 源于 易县 ，交叉断 面 以上 河道 长度 1 1 ． 5 k m， 流域面积 2 7 ． 4 k m ， 河道纵坡 7 ． 3 ‰ ， 河床表层为 卵石 ， 下伏黄土状含卵石壤土或基岩 ， 个别地 段可见基 岩 出露。七里庄沟位 于山前倾斜平原区， 交叉断面附近 为窄深式河道 ， 洪水不 出槽。 两岸地 势较为平坦， 河床宽 度约 3 0 - 4 0 m。3 0 0年一遇洪峰流量 5 5 3 m ／ s ， 相应水位 5 7 ． 7 5 m； 1 0 0年一遇洪峰流量 4 3 2 m3 ／ s ，水位 5 7 ． 4 2 m； 5 0 年一遇洪峰流量 3 5 9 m ／ s ， 水位为5 7 ． 1 9 m。 2 选择 的交叉建筑物型式 分析总干渠与河道间的关 系， 总干渠设计水位和渠 [ 收稿 13期3 2 0 0 5 0 2 2 3 [ 作者简介] 魏艳 秀 1 9 7 2 一 ， 女 汉族 ， 河北卢龙县人 、 工程师 ， 主要从事水利水 电工程设计工作 ， T e 1 0 2 2 2 6 3 2 1 0 9 8转 7 l 1 3 。 C 3中填 人“ A 2 ” ， “ B 2 ” ， 单 元格 D3填人绘 图命令 “ Z O O M A L L ” 。 其 中， 绘图命令“ r e c t a n g ” 用来绘制矩形 ； B 3中填人坐标原点是矩形 的第一个角点 ； 单元格 C 3中 填人 的是矩 形 的第 2个角 点 ， “ ” 连接符 ， 将截 面宽度 值 A2 和截面高度值 B 3 放 在一起 ， 并在 中间加上逗 号 应是英文输人法下 输人 的逗号 ； “ Z O O M AL L ” 命令 用来将绘制的图形全部显示在绘图窗 口内。 其它图形的绘制表格 ， 可以参照填人相应的命令和 数据来编制 。 3 ． 2配 筋 图 生成 方 法 配筋 图生成方法 在 E x c e l 中将 编制 的 A u t o C A D 绘 图表 全部选 中 ， 点击复制按 钮 ， 再到 Au t o C A D 中， 在 命令提示行点击右键 ， 在弹出的右键菜单 中点击 “ 粘贴 ” 选项 ， 则在 A u t o C AD中自动生成 图形。图 2即是利用这 个方法 自动生成 的配筋 图。利用这个方法 ， 就可以根据 计算的结果 自动调整绘图参数 ， 免去每次配筋计 算后手 动绘图的过程 ， 实现 自动绘 图。 特别需要注意的是 ，不能在 Au t o C A D中点 击 “ 粘 贴” 按钮来粘贴命令和数据 ， 因为那样粘贴的结果是将 复制 的 E x c e l 表格粘贴到 Au t o C A D中 ，而不是将命令 传给 A u t o C A D 。 I - j 5． 1 图 2 利用 E x c e l 与 A u t o C A D自动生成 的配筋 图 4结语 综 上所述 ，提出的 E x c e l 与 A u t o C A D相 结合 的配 筋方法 ， 可 以根据输人的计算条件在 E x c e l 中实现配筋 参数 自动选择和 自动配筋计算 ，在 A u t o C A D 自动生成 图形。该 方法准确性 高 ， 直观快捷 ， 容易适应规范 的变 化 ， 并且不必涉及数据库编程 、 动态数据链接等编程技 术 ， 易于为广大设计人员所把握 。 参考文献 [ 1 】 河海大学等 ． 水工钢 筋混凝土结 构学[ M】 ． 北京 水利 水电 出版社 ， 1 9 9 6 ． [ 2 】 曾维川 ， 王金敏 ．Au t o C A D2 0 0 0绘 图基础 [ M】 ． 天津 天津大 学 出版 社 ， 2 0 0 1 ．