混凝土井字梁结构设计分析

梁架海

摘要：有于钢筋混凝土井字梁的结构能给建筑提供较大空间，所以井字梁结构在建筑结构中被广泛的应用，本文从井字梁设计中的构造、设计原则、受力规律、结构布置、配筋等几个方面进行了阐述

关键词：结构设计，井字梁，钢筋

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、但板的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，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，井字梁的支承井字梁楼盖四周可以是墙体支承，也可以是主梁支承。

1井字梁的受力规律

1）通过改变边梁的刚度，可以调整两方向连接在框架柱上和支撑在边梁上的井字梁内力分配关系。

2）通过调整与框架柱相连和与边梁相连的各井字梁截面尺寸，可以改变各井字梁之间的内力分配关系。

3）通过减小与框架柱相连的井字梁端部尺寸，可以有效降低井字梁的端部弯矩和框架柱的柱端弯矩。

2井字梁计算与配筋雨与布置

2. 1井字梁的内力计算

井字梁楼盖属高次超静定结构，根据梁间距大小而采用不同方法进行计算。当梁间距不大于1. 25 m时，可近似地按双向板计算，将梁混凝土折算成板的厚度；而当梁间距大于1. 25m时，则应按井字梁计算。井字梁的计算较为复杂，一般作如下假定：l）不考虑剪力和扭矩的作用；2）两个方向的梁刚度相等。在实际工程设计中，利用各种结构设计计算手册查用相关计算图表，即可求出井字梁的最大弯矩、剪力和挠度。

2. 2井字梁的配筋

井字梁的配筋要求与普通梁基本相同，但在设计众必须注意以下几点： 1）在两个方向梁交点的格点处，短跨方向梁下纵向受拉钢筋应放在长跨向梁下纵向受拉钢筋的下面，与双向板的配筋方向相同；2）两个方向梁交点的格点应看作梁的弹性支座而非一般支座，故布筋时梁下纵向受拉钢筋不能在格点处断开，而应直通至井字梁各自端支座。当钢筋长度不足时，必须采用焊接，其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，梁格点处不必设附加横向钢筋，但在格点处两方向的梁上则应配适量的构造负筋，且不宜少于2Φ12和其下部纵向受拉钢筋面积的1/3。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反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。4）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、当箍筋不能满足端部剪力的前提下，把端部最大剪力值减去箍筋承担的剪力、余下的剪力，采用增加弯起筋来解决。

2.3井字梁结构的布置

井字梁梁系布置很关键，它不仅体现井字梁楼盖体系在两个方向的传力关系，也影响周边结构的受力大小、通常梁系布置时应遵从以下布置原则： 优先采用偶数布置、周边环梁受力大小与井字梁的布置关系密切，当井字梁采用偶数布置时，周边支撑环梁受力较合理。 优先采用双向相同的井字布置、双向相同的井字布置是指两方向的梁格间距布置相同和两方向井字梁线刚度相同一井字楼盖的荷载能较均匀分配于四周，使周邊支撑体系受力均匀，井字结构受力也较合理。

井式梁板结构的布置力式一般有以下几种，下面分别予以说明： 1） 正式网格梁、网格梁的方向与屋盖或楼板矩形平面两边相平行、正向网格梁宜用于长边与短边之比小大于1.5的平面，且长边与短边尺寸越接近越好、2）斜向网格梁、当屋盖或楼盖矩形平面长边与短边之比大于1.5时，为提高各项梁承受荷载的效率，应将井式梁斜向布置、该布置的结构平面中部双向梁均为等长度等效率，于矩形平面的长度无关、当斜向网格梁用于长边与短边尺寸较接近的情况，平面四角的梁短而刚度大，对长梁起到弹性支承的作用，有利于长边受力、为构造及计算力便，斜向梁的布置应与矩形平面的纵横轴对称，两向梁的交角可以是正交也可以是斜交、此外斜向矩形网格对不规则平面也有较大的适应性。3）三向网格梁、当楼盖或屋盖的平面为三角形或六边形时，可采用三向网格梁、这种布置方式具有空间作用好、刚度大、受力合理、可减小结构高度等优点、4）设内柱的网格梁、当楼盖或屋盖采用设内柱的井式梁时，一般情况沿柱网双向布置主梁，再在主梁网格内布置次梁，主次梁高度可以相等也可以小等、5）有外仲悬挑的网格梁、中跨简支或多跨连续的井式梁板有时可采用有外仲悬挑的网格梁一这种布置方式可减少网格梁的跨中弯矩和挠度。

3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肖先破坏，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，使楼而荷载从小井字梁传递至大井字梁再到柱子、

4设计中应注意的几个问题

4. 1井字梁的荷载计算

《井字梁结构静力计算手册》等各类手册中的荷载值并未包括构件自重，故设计井字梁结构时不能忽视梁自重荷载而仅考虑梁上均布恒载和活载。由于井字梁结构属空间共同受力体系，因此无法简单地将每条井字梁的自重用均匀线荷载按两边支座简支去计算内力，再与梁上均布荷载所引起的内力进行叠加。

4. 2井字梁支座处反力

在井字梁结构设计中，设计人员计算井字梁支座处反力时往往仅将该梁最大剪力作为井字梁支座处反力，而忽略了周边板的三角形或梯形荷载。事实上它们引起的反力与梁最大剪力相比是不能忽略的。在基础设计中特别是采用浅基时，这部分荷载对基础的影响更大，并在很大程度上影响基础的安全性。

4. 3井字梁支点附加筋和支座负筋

若井字梁结构设计和受力条件合理，则在交叉点处一个方向的梁向另一方向的梁传递的荷载为P= kqab（ k为荷载传递系数，k< 1）。当井格尺寸。a=b=1. 5 m，荷载（q= 10 N/m2时，则P<22. 5 kN，可见在井格梁交义点处没有必要设置.吊筋来承担井字梁之间所传递的集中荷载，但应保证在井字梁交义处外梁侧设置箍筋。

在井字梁支座为简支且承受均布荷载的情况下，井字梁不需专门设置受力负筋，因矩形井字梁结构边界长宽比在一定范围内，其上部为受压区，下部为受拉区，虽然存在一个方向的梁向另一方向的梁传递荷载的情况，但两个方向的梁并无严格意义上的主次梁之分。对于井字梁结构的设置，更应体现其整体受力的特点，就像四边简支的双向受力构件，只需按一定要求在两个方向的梁底配置受拉钢筋，上部配置架立筋即可。

5、结束语

钢筋混凝土井字梁在设计中应根据的工程实际情况，例如荷载条件、经济指标、配筋参数等因素进行综合考虑，并根据电算结果才能作出安全可靠、经济合理的设计。在施工过程中还应考虑不低于5摄氏度。外部环境以及避免雨天和大风情况下浇筑。另外通过加大配筋截面，可以减少超筋，进而达到在保证工程质量的前提下节约建筑经济成本。