钢筋混凝土井字梁设计中的常见问题

侯晓宁， 朱宝贵， 魏振华， 杜会柱

1 河南省建筑材料研究设计院有限责任公司（450002） 2 中材建设集团有限公司（100176）

钢筋混凝土井字梁是从钢筋混凝土双向板演变而来的一种结构形式。双向板是受弯构件，当其跨度增加时，相应板厚也随之加大。但板下部受拉区的混凝土一般都不考虑它起作用，受拉主要靠下部钢筋承担。因此，在双向板的跨度较大时，为了减轻板的自重，我们可以把板的下部受拉区的混凝土挖掉一部分，让受拉钢筋适当集中在几条线上，使钢筋与混凝土更加经济、合理地共同工作。这样双向板就变成为在两个方向形成井字式的区格梁,这两个方向的梁通常是等高的，不分主次梁，一般称这种双向梁为井字梁(或网格梁)。井字梁设计是工程设计人员经常遇到且必须掌握的内容。

1 井字梁的构造

1）由于井字梁楼盖的受力及变形性质与双向板相似,井字梁本身有受扭成分，故宜将梁距控制在3m以内。

2）井字梁一般可按简支端计算。

3）支承井字梁楼盖四周可以是墙体支承，也可以是主梁支承。墙体支承的情况是符合计算图表的假定条件:井字梁四边均为简支。当只有主梁支承时,主梁应有一定的刚度，以保证其绝对不变形。

4）井字梁楼盖两个方向的跨度如果不等，则一般需控制其长短跨度比不能过大。长跨跨度L1与短跨跨度L2之比L1/L2最好是不大于1.5，如大于1.5小于等于2，宜在长向跨度中部设大梁，形成两个井字梁体系或采用斜向布置的井字梁，井字梁可按45°对角线斜向布置。

5）两个方向井字梁的间距可以相等，也可以不相等。如果不相等，则要求两个方向的梁间距之比a/b＝1.0～2.0。实际设计中应尽量使a/b在1.0～1.5之间为宜,最好按井字梁计算图表中的比值来确定，应综合考虑建筑和结构受力的要求，一般取值在1.2～3m较为经济，但不宜超过3.5m。

6）两个方向井字梁的高度h应相等，可根据楼盖荷载的大小,取h＝短跨跨度1/20,但最小h不得小于短跨跨度1/30。井字梁截面高度的取值以刚度控制为主，除了考虑楼盖的短向跨度和计算荷载大小外,还应考虑其周边支撑梁抗扭刚度的影响。

7）梁宽取梁高 1/3（h 较小时）或 1/4（h 较大时），且梁宽不宜小于120mm。

8）井字梁的挠度f一般要求f≤1/250，要求较高时f≤1/400。当楼盖跨度较大时，施工时可预先起拱，以减小其挠度。

9）井字梁楼盖的混凝土强度等级不应低于C20，为了避免和减小楼盖混凝土的收缩裂缝,混凝土的强度等级不宜太高，跨度较大时一般宜采用C30。

10）井字梁和边梁的节点宜采用铰接节点，但边梁的抗弯和抗扭刚度仍要足够大，并采取相应的构造措施，以保证楼盖的整体空间刚度。若采用刚接节点,边梁需进行抗扭强度和刚度计算。边梁的截面高度大于或等于井字梁的截面高度，并最好大于井字梁高度的 20%～30%。

11）与柱连接的井字梁或边梁按框架梁考虑，必须满足抗震受力(抗弯、抗剪及抗扭)要求和有关构造要求。梁截面尺寸不够时，梁高不变，可适当加大梁宽。

12）对于边梁截面高度的选取,应按单跨梁的规定执行，一般可取h＝L/8～L/12(L为边梁跨度)。梁柱截面及区格尺寸确定后可进行计算，根据计算情况，对截面再作适当调整。

13）在边梁内应按计算配置附加的抗扭纵筋和箍筋,以满足边梁的延性和裂缝宽度限制要求。

14）在节点（井字梁和边梁相交处）两边,边梁要增设附加吊筋或吊箍,将交叉梁的全部支座反力传到边梁的受压区；在楼面梁端部(一倍梁高的范围)需加密箍筋，且不少于Φ8@100。

15）井字梁最大扭矩的位置，一般情况下四角处梁端扭矩较大，其范围约为跨度的1/4～1/5。建议在此范围内适当加强抗扭措施。

16）井字梁的楼板，井字梁现浇楼板按双向板计算，不考虑井字梁的变形，即假定双向板支撑在不动支座上。双向板的最小板厚为80mm,且应大于或等于板较小边长的1/40。

2 井字梁与柱的关系

1）井字梁与柱子采取“避”的方式，调整井字梁间距以避开柱位;避免在井字梁与柱子相连处井字梁的支座配筋计算结果容易出现的超限情况；减少梁柱节点在荷载作用下，由于两者刚度相差悬殊而成为受力薄弱点以致首先破坏，由于井字梁避开了柱位，靠近柱位的区格板需另作加强处理。

2）井字梁与柱子采取“抗”的方法，把与柱子相连的井字梁设计成大井字梁，其余小井字梁套在其中，形成大小井字梁相嵌的结构形式,使楼面荷载从小井字梁传递至大井字梁，再到柱子。

3 井字梁的配筋

井字梁的配筋和一般梁的配筋基本上要求相同。但在设计中必须注意以下几点:

1）在两个方向梁交点的格点处，短跨度方向梁下面的纵向受拉钢筋应放在长跨度方向梁下面的纵向受拉钢筋的下面，这与双向板的配筋方向相同。

2）在两个方向梁交点的格点处不能看成是梁的一般支座，而是梁的弹性支座，梁只有在两端支承处的两个支座。因此，两个方向的梁在布筋时，梁下面的纵向受拉钢筋不能在格点处断开，而应直通两端支座。钢筋不够长时，必须采用焊接，其焊接质量必须符合有关规范要求。

3）由于两个方向的梁并非主、次梁结构，所以两个方向的梁在格点处不必设附加横向钢筋。但是在格点处，两个方向的梁在其上部应配置适量的构造负钢筋,不宜少于两根Ф12，以防在荷载不均匀分布时可能产生的负弯矩，这种负钢筋一般相当于其下部纵向受拉钢筋的1/3。

4 井字梁的计算规范

井字梁楼盖是高次超静定结构。根据井字梁间距的大小，可用不同的方法计算。

1）当井字梁的间距＜1.25m时，分布较密，可近似地按双向板,将梁的混凝土折算成板的厚度。

2）当井字梁的间距＞1.25m时，则应按井字梁计算。井字梁计算比较复杂，一般都假定:①不考虑剪力和扭矩的作用；②两个方向的梁，其刚度相等。几种计算方法在实际工程设计中，采用查图表法相对比较方便。各种结构设计、计算手册中，一般都有井字梁计算图表，只要符合编制图表的条件，即可查表求出井字梁的最大弯矩、剪力和挠度。

5 井字梁的温度裂缝

对于像井字梁构件这类体量较大,相互之间约束又较多的混凝土构件，为防止产生温度裂缝可采取如下一些措施:

1）选择适宜的季节浇筑混凝土。因为混凝土的抗拉强度较低，为防止其收缩变形使梁体内产生拉应力，应尽量选择温度低的季节浇筑。必须在热天浇筑时，可采用冰水或深井水拌制，或设置简易的遮阳装置，并对骨料进行喷水预冷却，以降低混凝土的搅拌和浇筑温度。

2）选用水化热小和收缩小的水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥)，选用级配良好的骨料，并严格控制砂、石子的含热量，尽量降低水灰比，合理使用减水剂，加强振捣，以减少水化热，提高混凝土的密实性和抗拉强度。

3）做好保温隔热工作，尽量减少构件的冬夏季温差和室内外温差。

4）加强设计验算工作，对构件因冬夏季温差引起的伸缩变形和室内外温差引起的弯曲变形进行裂缝宽度验算，配足抗拉钢筋。

5）尽量采用独立的结构形式，使构件能够进行自由的伸缩变形。

6 结语

由于钢筋混凝土井字梁在使用上能给建筑提供较大的空间，在设计中日益常见，设计人员应该充分注意井字梁的力学特点和构造要求，确保设计的合理性和安全性。

[1]GB50010-2002,混凝土结构设计规范[S]

[2]03G101-1,混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（现浇混凝土框架、剪力墙、框架-剪力墙、框支剪力墙结构）[S]

[3]简明建筑结构设计手册[M].中国建筑工业出版社