手算“慢”機算“精”
——鋼筋下料計算課程中手算機算的探討

何仲愈

廣州市城市建設職業學校 廣東廣州 510000

隨著計算機技術的發展，很多學科都以行業軟件作為輔助而加速發展，很多操作都變得更加簡單，減少很多人工操作工作量，從而達到節約時間的目的。在建筑工程行業里，甚至出現不是該專業學科畢業但因懂得相應軟件的操作而從事相應建筑行業內容的工作人員。這種情況對于行業發展，究竟是好還是不好，對此一直抱有疑問。另一方面，為了適應行業對人才的需求，也為了更好地提高參加培訓人員的就業目的，相應的職業教育、培訓機構也跟隨著這股科技改革的風潮對課程設置、教學大綱進行了修改，增加了相應的軟件課程。而隨著教育改革，也在大力推行新的教學方式、新的教學手段，更是加快了其推廣的速度和廣度。

新的方式總是給人耳目一新的感覺，而且軟件表現出操作簡易、速度快、結果精準的優點，更能迅速完成其所有的目標，效果理想。對于職業教育和培訓來說，課程設置的劃分、課程內容的組成以及課時的分配直接影響到人才能力培養的方向。面對新知識、新科目的增加，為確保基礎學科的質量，推廣人文德育的全能人才培養，各課程課時內容都是非常緊張的。而對于一個科目來說，教學學時總量不變的情況下，軟件課程的增加必然導致其他課程的縮減，一般的操作是減少理論課時，因其教學形式在表現方面缺少創新，缺少吸引力。除了理論課程，還會因為安全因素、場地因素等原因縮減，甚至取消實操課程。這種改變是否真的能達到最初的專業人才培養目標嗎？以建筑施工專業中的鋼筋下料計算課程作為研究對象，經過長年的教學對比、企業調研、畢業生反饋等，發現理論知識是原理——不可輕視，軟件操作是手段——只作輔助。而且還發現“手算慢、易出錯，機算快、精確”這種固有的印象并不是絕對的。

1 理論、規范和圖集是手算和機算的基礎

根據施工行業的需求，在施工專業的課程設置當中均有鋼筋下料計算的內容，并以梁、板、柱、墻、樓梯等構件作為主要的教學內容。傳統的教學過程是采用理論教學。首先，通過鋼筋混凝土結構平法識圖來了解各種構件中鋼筋的配筋情況；其次，以圖集和規范為依據，掌握各種構件中各種鋼筋的構造要點；最終，能熟練計算各種構件中鋼筋的下料長度和根數。教學方法一般以實際工程案例進行演示性教學，學生獨自手動計算為教學成果體現。計算機軟件的發展確實在一定程度上縮減了煩瑣重復的計算過程，提升了速度。為了適應行業的發展需求，也會加入相應的行業軟件培訓操作課程，以實際工程為任務，上機操作進行軟件訓練。

熟悉軟件是非常容易的，因為一般都是通過簡單的命令達成操作，所以實際軟件操作培訓并不需要占用很多課時。而且在當前計算機的應用和普及的環境下，學生都是比較容易掌握各種軟件命令的操作。還有一些學生雖然不太會看結構施工圖，但也可以很好地進行軟件操作。可是，會操作軟件并不代表就能學會了鋼筋下料計算。因為軟件其實也就是一個提速工具，它還是需要理論支撐的，否則就是只知其然不知其所以然，更不能在實際工程當中獨立完成鋼筋下料計算。如在計算鋼筋下料長度時，經常會用到“跨度”這一詞，在框架梁里面，跨度指的是兩個柱子內邊線之間的距離。而對于板，跨度指的是兩條梁內邊線之間的距離。根據力學傳遞的線路，其實是可以把跨度看作為構件支座間的凈距。在手算框架梁的鋼筋下料長度時，對于不同種類的縱向鋼筋，只需要在跨度的基礎上根據構造要求加上相應的錨固長度、彎鉤增加長度，再進行量度差值的修正就可以得出下料長度。

在廣聯達鋼筋云翻樣軟件里面，計算梁的縱向鋼筋下料長度是需要先錄入圖紙，然后通過對結構平面施工圖中的各個梁逐一進行點取定位來確定每一條梁的實際長度。理論知識不夠扎實的學生就只會記得操作命令把框架梁經過的每個柱子兩邊都點上，但并不理解為什么要這么做，所以識別出多種問題，學生也找不到原因，即使看上去好像算出來了，但結果是否正確，他也不清楚。其實把柱子兩邊點上，就是同時確定了可錨固的長度范圍和框架梁的各個凈跨。舉一反三，那么對于次梁的點取定位，只要理解了支座的概念就會很清楚點取的是相應框架梁的兩條邊線，而不是所有交叉經過的梁的邊線，因為根據力學傳遞路線，次梁的支座是框架梁。有了支座、跨度的概念，到后面對于軟件初步算出的結果進行框架梁鋼筋錨固的調整也是正確的，在計算板里的底筋、支座負筋、分布筋的下料長度和根數時就更好理解了，點取操作也不會出問題。由此可見，理論、規范、圖集永遠是鋼筋下料計算的基礎和原則，是不可分離的。所以省略理論學習和手算演練加強理解，只單方面依靠軟件計算，提高“無用”效率是讓人質疑的，其得出的計算結果也是不精確的，更談不上達到實際工程的要求。

2 鋼筋翻樣軟件的現有問題

在實際教學操作中，也發現了一些問題，就是軟件的智能化識別程度如何判斷。在廣聯達鋼筋云翻樣軟件里是可以通過導入實際工程圖紙，通過命令操作可快速地識別梁、板、柱信息，并進行鋼筋下料計算。但實際上，各個工程圖紙是由不同的設計人員和不同設計院制作的，這就會出現因設計院的表達形式不同和設計人員技術水平和繪圖習慣的不同，還有圖紙繪制過程中產生的多余信息等因素造成軟件智能識別出錯。因此，軟件操作者需要在智能識別鋼筋命令前先對圖紙進行整理操作，減少軟件識別的出錯概率。但這種錯誤是很難避免的，因為差異性是隨著不同設計人員和不同設計院各自帶入的。而軟件如果加大容錯率，也會導致識別的時候出現分歧，甚至錯誤，所以要做到“精”是非常難的。正因為這個不可避免的原因，即使在后面的命令上，也會讓軟件操作者不斷地對軟件的錄入信息和計算結果進行核對，這個過程反而增加了計算時間。

設計院有句老話，“幫人改圖還不如自己重新畫圖”，可以看出這個核算的時間成本真的很高。還有，實際工程的多樣性、個體差異性導致軟件并不能有效對構件進行識別。以剪力墻構件為例，剪力墻一般將其分為端部的暗柱、約束邊緣構件、構造邊緣構件，中間的剪力墻部分，還有其他的相應構件如連梁、暗梁、邊框梁，以及其他洞口構造等，這些零部件共同組成一個剪力墻單元構件。因為各個部件之間是有互相聯系的，有些甚至不可單獨考慮，如計入體積配箍率的墻體水平分布鋼筋、拉筋與拉結筋等。但軟件中卻把剪力墻拆分，中間墻體部分獨立成塊，而暗柱、約束邊緣構件、構造邊緣構件只能以框架矩形柱或框架異形柱的形式去進行考慮，這就與前面所提的計入體積配箍率的墻體水平分布鋼筋、拉鉤與拉筋等出現矛盾，可能導致漏算或者多算，分區不清。這最后也只能靠軟件操作者以自身的知識水平對其進行調整以求達到精確要求。

3 手算不慢，機算不精

所以軟件計算本身并不是“快”，它的“快”是要建立在熟悉相應的理論知識之后。手動計算一般給人的感覺是“慢”，但在實際教學過程中會發現手動計算才是學生掌握知識的關鍵環節。正因為這“慢”達到了相應的效果，從無到有，從陌生到熟悉，這就是技能掌握的必經過程，也是真正地遵循了學習規律。學生在一個構件、一根鋼筋的計算過程當中慢慢學習相應的各種知識點，并加深其對知識的掌握程度。以鋼筋端部彎錨為例，除了抗震要求必須彎錨外，還有在直線錨固長度不足時，也必須采用彎錨。而常規的構造做法就是鋼筋彎錨段采用15d的長度。從易到難的學習過程中，梁、板、柱構件中都出現了這個15d的彎錨，所以隨著學習內容的深入，知識點的不斷反復加深，知識體系對比構建。也正因為這個“慢”，學生可以一個個知識點去理解和突破，最終達到知識的系統性和全面性的培養目標。而且在長期的教學實踐中可發現，一般在手算表現比較好的學生，都是在不斷學習和反復練習的過程中，加深對平法圖紙和構造要求的理解，從而讀懂實際工程圖紙中各個構件的鋼筋配置，并可以進行精確的下料計算。除了手算方面，這些學生在學習運用軟件計算鋼筋下料操作時都很快完成，表現很好，而且會根據實際問題對軟件進行設置，并對結果進行判斷和復核。

另外，不同軟件其運行的計算方式也存在不統一。鋼筋下料計算是以規范和圖集為原則，對實際工程的圖紙信息進行計算。同類鋼筋的構造做法應該是相同的，計算公式也是一樣的，所以計算結果也是唯一的。但根據實際軟件操作發現存在不少問題，如拉筋計算。拉筋手算方式下料長度是以梁寬減去左右兩側梁的保護層，再加兩個135°彎鉤增加值；而軟件選擇計算方式時，拉筋可以選擇以現有的拉筋圖形計算，也可以選擇以直線鋼筋左右兩邊加135°彎鉤的形式計算。

根據規范和圖集作為原則，無論是采用手算還是機算，在軟件中無論選擇拉筋圖形的默認算法還是直線鋼筋加彎鉤的算法，這三個得出的數據結果應該是一樣的。但實際手算的結果是接近其現有拉筋圖形的結果，但又不完全一致。軟件自身的兩個不同計算方式得出的答案又有較大的區別，這個區別在實際制作和計算的過程中是不應該存在的，因為其鋼筋加工方法是一樣的。軟件公司也并未公開其計算公式，更無法去通過軟件操作者進行修正，所以也并沒有達到計算機計算的精確要求。

4 手算在實際工程中應用的普遍性

根據實際的企業調研，很多下料專業施工人員都覺得依賴計算機輔助還不如選擇以工程經驗的手算。因為其實一般實際工程會出現常用的普遍性，如在計算剪力墻的拉筋時，實際工程上墻身一般選用200mm、250mm、300mm、350mm這幾個常用尺寸，就是說不僅是一個工程這樣做，而是其他工程也是在這幾個尺寸范圍內選擇。這也導致了很多的計算和做法變成具有普遍的通用性，甚至已經形成固定的匹配。如在剪力墻選用300mm的墻厚時，混凝土保護層常用為15mm，那么拉筋的圖形尺寸就為270mm，再針對常用的拉筋為直徑8mm的鋼筋，一個135°的彎鉤增加下料長度95mm，所以根據前面所述的方法，此拉筋的下料長度為270+2×95=460mm。推理可得，墻厚200mm、250mm、300mm、350mm的拉筋下料長度分別為360mm、410mm、460mm、510mm。這幾個數據對于很多現場施工人員來說，已經是常用數據，記在腦中。所以根本不需要使用軟件進行圖紙鋼筋輸入和結果校對。根據鋼筋工程的特點，每個構件都有其獨立性，計算獨立、開料獨立、綁扎獨立，因此，很多實際施工人員以他們多年的工作經驗為基礎，很多常用的數據、公式已刻在他的腦中，直接經過一些簡單的計算就可以快速得出結果直接使用。所以手算的速度真的不一定慢，具體還是要看專業人員個人的熟練程度。

同時，在實際操作軟件的過程中，也需要我們做很多的設置。如廣聯達鋼筋云翻樣中，梁的基礎計算設置就有保護層、錨固、上筋、下筋、腰筋、搭接等，而每一項下面還有各種細項。如上筋的這一欄里面，就有普通層框架梁的支座錨固設置、屋面框架梁的支座錨固設置、框支梁的支座錨固設置等，這些都需要操作人員根據實際工程去細心設置。設置的前提是操作人員必須熟知其含義，懂得如何去調整和取舍，這又回到了最開始對理論知識的理解、規范圖集的熟悉程度。另外，很多軟件都是以一個最普遍的算法作為基礎的，但實際工程中又會出現各種不同的情況，這些都需要操作者根據得出的結論進行二次修正，修正的原則又離不開基礎的理論知識、規范和圖集。

結語

因此在實際的教學課程設置和教學大綱當中，還應重視理論知識、規范圖集的教學和學習。這也是培養建筑工程專業人才的核心目標，只有掌握了原理，才不會害怕實際工程中的變化，一切皆有據可循。所以我們要更重視理論教學，明白理論基礎知識才是根本。在教學過程中應更加注重知識的側重點，而不是長篇大論的原理。職業人才培養面向的是實際的職業應用，所以更應注重在實際工程應用中的知識。應該把理論教學和實際工程案例多結合，提取常用知識、重點知識加以歸納整理，采用多樣的教學方法，努力推進舉一反三的教學效果，做到學以致用。特別注意的是在實際工程中有很多專業人員經過工程積累的工作經驗取得的合理快捷的計算方法，需要作為職業教育的努力調研方向，進行緊密的校企合作，收集實用的知識和技能，并及時反映到教學上，使學生及時掌握最新最實用的行業知識和技能。

當然也不是完全否定軟件操作，我們要認識到軟件操作就是一個工具。既然是工具肯定可以有發展的空間。很多新事物誕生、發展的初期因為不成熟而導致混亂、錯誤，但這些只需以理論為依據，不斷修正，最終也會產生更精確的操作軟件。要以發展的目光看事物，緊跟時代的變化和行業的發展，也必須加入軟件操作課程。而且事實是檢驗真理的標準，可以在教學過程中，以實際工程為例，把手算和軟件計算的鋼筋下料結果進行交叉對比，對軟件進行不斷地改進升級。從小的方面看，可以根據實際工程的具體問題進行拆分，擇優選取，無論手算還是機算，哪個方法更精確、更方便就選用哪個。從大的方面看，甚至可以繼續跨學科展開研究，對軟件設計提供意見和依據，從而改進軟件，使它可以更加精確地運用到更多的學科方面。