張繼超

摘 要：矩形梁和T形梁在實(shí)際工程中應(yīng)用較為廣泛，矩形梁剛度大，整體性好；T形梁是通過矩形梁改造，目的是為了減少混凝土，減輕自重，但為了滿足承載力和構(gòu)造要求，T形梁的鋼筋較矩形梁有所增加。本文從造價(jià)方面將二者進(jìn)行比較，找到二者價(jià)格相等時(shí)的鋼筋價(jià)格與混凝土價(jià)格的比值K，各個(gè)地區(qū)可以根據(jù)當(dāng)?shù)劁摻钆c混凝土價(jià)格的比值與K值進(jìn)行比較，進(jìn)而選擇更合適的截面形式。

關(guān)鍵詞：矩形梁 T形梁 工程造價(jià)

中圖分類號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）05（a）-0054-02

1 矩形截面梁截面設(shè)計(jì)

在矩形截面受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)中，通常會(huì)遇到以下問題， 已知構(gòu)件的截面尺寸、混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)以及作用在截面上的荷載或截面上的內(nèi)力，或某種因素暫時(shí)未知，但可根據(jù)實(shí)際情況或設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)價(jià)定，計(jì)算求得受拉區(qū)縱向受拉鋼筋面積，并根據(jù)構(gòu)造要求選擇鋼筋的根數(shù)和尺寸。主要計(jì)算方法如下。

（1）根據(jù)材料強(qiáng)度等級(jí)并依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010-2010[3]查出其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy、fc及系數(shù)α1。

（2）計(jì)算截面有效高度h0=h-as。通常假定一排鋼筋計(jì)算h0，如果M較大，也可假定鋼筋設(shè)置為兩排。

（3）按下式計(jì)算所需的截面抵抗矩系數(shù)as。

（4）將as帶入式計(jì)算出ζ值。如果ζ>ζb，則須加大截面高度 然后重新計(jì)算。

（5）將ζ值帶入下式可計(jì)算所需的鋼筋面積。

（6）根據(jù)As值選用鋼筋直徑及數(shù)量，并在梁截面布置，以檢驗(yàn)實(shí)配鋼筋排數(shù)是否與原設(shè)相符。

（7）檢查配筋率是否滿足。

2 T形截面梁設(shè)計(jì)

2.1 概述

T形截面的伸出部分稱為翼緣，其寬度為bf'，高度為hf'，中間部分稱為粱肋或腹板，肋寬為b，高為h，如圖2所示。

2.2 截面設(shè)計(jì)

T形截面受彎構(gòu)件按受壓區(qū)的高度不同進(jìn)行分類，具體按中和軸所處的位置不同分為兩類：

（1）第一類T形截面，中和軸在翼緣內(nèi)，即x≤hf'。

（2）第二類T形截面，中和軸在粱肋內(nèi)，即x≤hf'。

已知材料的強(qiáng)度等級(jí)、截面尺寸及彎矩設(shè)計(jì)值M，求所需受拉鋼筋截面面積。首先根據(jù)已知的條件判斷T形截面的類型，然后再根據(jù)不同的類型進(jìn)行計(jì)算。

2.2.1 第一類T形截面需滿足下列條件

其計(jì)算方法與上文矩形截面梁完全相同。

2.2.2 第二類T形截面條件與第一類相反

取M=M1+M2，其中：

根據(jù)AS值選用鋼筋直徑及數(shù)量，并在梁截面布置，以檢驗(yàn)實(shí)配鋼筋排數(shù)是否與原設(shè)相符，并驗(yàn)算公式的適用條件。

3 造價(jià)分析

在實(shí)際工程中，如若矩形截面梁和T形截面梁均滿足承載能力，則應(yīng)該盡量選擇成本較低的類型（還應(yīng)該考慮自重、整體性等因素，這里不予考慮）。前文所述，只需將矩形截面梁受拉區(qū)兩側(cè)的混凝土挖去即可成為T形梁，縱向受拉鋼筋布置在粱肋中，承載能力基本相同，但在實(shí)際應(yīng)用中，為保證T形梁穩(wěn)定性和剛度要求，截面設(shè)計(jì)需滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》。故需通過計(jì)算，并結(jié)合當(dāng)?shù)夭牧铣杀荆M(jìn)而比較矩形梁與T形梁的造價(jià)。

3.1 矩形截面梁造價(jià)

這里，我們選用單位長(zhǎng)度梁進(jìn)行造價(jià)分析，通過計(jì)算求得鋼筋截面面積AS1'，根據(jù)AS1值選用鋼筋直徑φ1及數(shù)量n1，實(shí)際的鋼筋截面面積AS1'略大于AS1，這樣才能滿足截面承載力要求。鋼筋體積為AS1'，混凝土體積為b1h1-AS1'，單根鋼筋理論質(zhì)量為m1（kg/m），鋼筋價(jià)格為w元/噸，混凝土價(jià)格為y元/m3，則矩形梁造價(jià)為：

3.2 T形截面梁造價(jià)

同樣，我們選用單位長(zhǎng)度梁進(jìn)行造價(jià)分析，通過計(jì)算求得鋼筋截面面積As2，根據(jù)As2值選用鋼筋直徑φ2及數(shù)量n2。鋼筋體積為As2'，混凝土體積為，單根鋼筋理論質(zhì)量為m2（kg/m），鋼筋價(jià)格為w元/噸，混凝土價(jià)格為y元/m3，則矩形梁造價(jià)為：

4 實(shí)例分析

以淮南當(dāng)?shù)貫槔?，鋼筋的價(jià)格為4500元/噸，C30混凝土價(jià)格為520元/立方。同樣承受200KN的彎矩，我們選取兩種已知截面尺寸的矩形梁和T形梁，鋼筋均采用HRB400級(jí)，混凝土均采用C30級(jí)，環(huán)境類別均為一類。矩形截面尺寸為：b×h=250×500mm，T形截面尺寸為：b×h=150×400mm，bf'=600mm，hf'=80mm。

通過計(jì)算，矩形截面梁采用4根直徑22mm的三級(jí)鋼筋，單根鋼筋理論質(zhì)量m1=2.98kg/m，鋼筋截面面積As1'=1520mm2，矩形面積b1h1=125000mm2；T形截面梁采用4根直徑25mm的三級(jí)鋼筋，單根鋼筋理論質(zhì)量m1=3.85kg/m，鋼筋截面面積As2'=1964mm2，T形面積 b2h2+（bf'-b2）×hf'=96000mm2。

較大時(shí)，則可通過比較采用成本較低的截面形式。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通對(duì)矩形梁和T形梁進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，得到梁內(nèi)部所需的鋼筋尺寸和根數(shù)。在滿足截面承載能力的前提下，采用相同材料分別對(duì)矩形梁和T形梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后通計(jì)算得到各自的造價(jià)，結(jié)果表明當(dāng)時(shí)，矩形梁較T形梁便宜；當(dāng)時(shí)，T形梁較矩形梁便宜。當(dāng)然梁內(nèi)還有箍筋、彎起鋼筋等，矩形梁和T形梁差別不大，故沒有將它們包含在造價(jià)中進(jìn)行比較。

參考文獻(xiàn)

[1] 宗蘭.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].2版.北京：人民交通出版社，2012：46.

[2] 馬芹永.混凝土結(jié)構(gòu)基本原理[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015：51.