Excel在建筑結構計算中的應用及實例分析

摘要:本文對Excel軟件作了簡單的介紹，并通過對單筋截面梁配筋計算的實例分析介紹了Excel軟件在建筑結構計算中的應用。

關鍵詞:結構計算電子表格Excel

中圖分類號:TU31文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)03(a)-0023-02

在建筑結構設計中，結構計算是必不可少的一個重要環節，結構計算書也是結構設計的重要文件，例如在施工圖審查時結構專業必須提供相應的結構計算書。雖然結構整體受力分析目前都已采用專業軟件來完成，但是局部構件的受力計算、構件截面設計、其他相關的復核及計算采用手工計算還是必不可少的。

結構專業的設計規范很多，計算公式也很多，并且有些公式相當繁瑣，采用純粹的手工計算可能是相當費時的，并且也很容易出錯。Excel軟件是數據處理與計算的工具，其在數值分析及圖表上的強大功能越來越多地應用到土木工程及相關工程領域中。運用Excel進行參數化的計算，能有效提高設計者的工作效率。

1 EXCEL簡介

Excel是微軟公司的辦公軟件Microsoft Office的組件之一，直觀的界面、出色的計算功能和圖表工具，使Excel成為最流行的微機數據處理軟件。

下面介紹一下Excel軟件中的常用概念。

Excel中的函數是預先編寫的公式，可以對一個或多個值執行運算，并返回一個或多個值。函數可以簡化和縮短工作表中的公式，尤其在用公式執行很長或復雜的計算時。Excel中常用的函數有:if，and，or，vlookup以及常用的數學和三角函數等。

運算符是一個標記或符號，指定表達式內執行的計算的類型。有數學、比較、邏輯和引用運算符等。

常量是不進行計算的值，因此也不會發生變化。例如，數字 210 以及文本“每季度收入”都是常量。表達式以及表達式產生的值都不是常量。

公式是Excel工作表中進行數值計算的等式。公式輸入是以“=”開始的。簡單的公式有加、減、乘、除等計算。例如:=2*6-4;=A9+B15;=C4/B6。

復雜一些的公式可能包含函數、引用、運算符和常量。

下面以一個簡單的計算來說明公式的結構:

“=AVERAGE(A4: D19)*E8+56”

這個公式計算的是“A4: D19”單元格區域的平均值乘以“E8”單元格代表的數值再加上56的結果。

函數:“AVERAGE()”為計算平均值的函數;

引用:“A4: D19”、“E8”為單元格引用;

運算符:“*”、“+”為運算符;

常量:此例中“56”為常量。

2 實例分析

下面通過單筋截面梁配筋計算的實例來分析Excel的具體應用方法。本實例的計算公式為混凝土結構設計規范中的公式。Excel的表格設計如表1:

表中灰色單元格為用戶直接輸入的數據，其他數據單元格為Excel通過用戶輸入的公式自動計算的結果，用戶通過修改灰色單元格的數據，程序會自動更新相應的其他數據。表中部分數據單元格的公式如下:

單元格C8 的公式為“=IF(E4=\"C40\"，19.1，IF(E4=\"C35\"，16.7，IF(E4=\"C30\"，14.3)))”;

單元格C12的公式為“=C11*10^6/(C9*C8*C4*E9^2)”;

單元格C13的公式為“=(1+SQRT(1-2*C12))/2”;

單元格C14的公式為“=C11*10^6/(C13*E5*E9)”;

單元格C17的公式為“=PI()*(C15/2)^2*C16”;

單元格E16的公式為“=IF(E11>E15，\"不滿足\"，\"滿足\")”;

單元格E20的公式為“=IF(E19<0.01，0.01，E19)”;

單元格E23的公式為“=C6*E21*C20*(1.9*MIN(MAX(20，E22)，65)+0.08*C22/E20)/E7”。

本例題的Excel表格再經完善，可作為單筋截面梁配筋計算的結構設計計算書。有了像這樣的電子表格，結構設計者就不用每次重復手寫同樣格式的計算書了，并且也能保證計算的數據準確無誤。

3 結語

通過對Excel軟件的介紹及以上實例的分析，我們發現Excel軟件是簡單實用的工程計算工具。它不需要結構設計者具有專業的軟件編程知識，只要對Excel的基本原理有所了解，能把具體的結構計算公式轉化為Excel中的公式，能把傳統手寫結構計算書的格式轉化為電子表格的格式，就能設計出各類的Excel電子表格結構計算書。如果讀者能在實際工作中能經常使用Excel作為自己的計算工具，那么它必將有效地提高你的工作效率。

參考文獻

[1] 王誠君，中文Excel 2003應用教程，清華大學出版社，2005.

[2]混凝土結構設計規范，GB50010-2002.