建筑结构中井字梁设计技术探讨

李龙海

摘 要：井字梁设计技术作为我国建筑工程重要设计技术之一，其能够为建筑空间提供更大的使用空间，并能让整体建筑空间平面布局灵活性更强。所以，当前我国大部分钢筋混凝土框架结构建筑设计中均已广泛使用该技术。

关键词：建筑结构设计；井字梁结构；设计技术；探讨

我国建筑事业一直处于积极发展状态，并呈现出越来越好、越来越优良的态势。新世纪以后，国内建筑施工引进了多种先进的施工技术和施工理论，这不仅大幅度提高了国内建筑施工技术水平，同时更有效地推动了建筑事业的蓬勃发展。井字梁技术便是其中一种先进技术。鉴于井字梁本身就具有良好的双向受力性，适用于大空间建筑，如礼堂、大型商场等，因此受到了业内人士的广泛关注。下面以钢筋混凝土框架建筑为例，对该类建筑设计中的井字梁技术做详细论述。

1 井字梁结构概述

井字梁结构在大跨度、大空间建筑中的应用十分广泛。作为一种从钢筋混凝土双向板基础上演化而来的新技术，它不仅能广泛适用于不宜采用钢网架作建筑结构的大空间建筑，还能最大化扩大建筑使用空间，充分满足大空间建筑施工要求。井字梁结构的本质是双向受力构件，它具有良好的双向受力性能，应用时梁高可按照施工要求适当降低，同时还能在一定程度上增加建筑结构的美观度。在井字梁结构设计中，设计者需要掌握主要设计参数之一是结构截面尺寸，原因在于截面尺寸大小会直接影响到井字梁结构施工的混凝土用量、结构的承载能力以及结构的配筋方式。

钢筋混凝土结构建筑中所使用的井字梁属于交叉梁系，具有一般受力梁的所有优点，但由于其本质和一般受力梁不同，所以在设计时必须做好综合考虑，合理采取措施，充分做好结构设计原则、受力规律的了解，掌握一定的结构布置方法，并控制好结构配筋，以此确保井字梁设计质量。

2 井字梁平面布置方式分析

钢筋混凝土结构建筑设计若采用井字梁技术，在布置其结构平面时可采用以下五种方法：正交井字梁布置法、斜交井字梁布置法、三向井字梁布置法、有内柱井字梁布置法以及设有外伸悬挑结构的井字梁布置法。

正交井字梁是指井字梁方向与建筑楼矩形平面的其中两条边相平行，梁的长边与梁的短边比值不超过1.5；斜交井字梁与正交井字梁刚好相反，梁的长边与梁的短边比值往往大于1.5；三向井字梁结构在三角形楼盖建筑中的应用比较多，应用优点是空间作用好，刚度大，受力合理；有内柱井字梁结构指在是井字梁结构内部设置内柱，特点是主梁布置可采用双向布置方式，具有一定的布置灵活性；有外伸悬挑结构的井字梁特点是能减少井字梁的弯矩，减小其挠度，使井字梁结构中梁的弯矩分布更加平缓。

3 井字梁楼盖构造

3.1 采用井字梁楼盖的平面结构跨度不宜大于20m，屋盖不宜大于24m，且两向跨度应相等或相近，如果井字梁在纵向和横向跨度大小不同，则一般需控制其长短跨度比不能过大。长跨跨度与短跨跨度之比最好是不大于1.5，如大于1.5小于等于2，则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宇梁，井字梁可按45。对角线斜向布置。

3.2 采用钢筋混凝土井字梁方案的屋（楼）盖平面结构跨度应处于一定范围内，跨度过大或过小时都不宜采用井字梁结构，一般以8～24m为宜，且应使长短边跨度相差尽量小。—般来说，当梁长跨和短跨跨度之比处于1～1.5之间时最为理想，为此应尽量给予保证。若由于种种原因无法满足此要求的话，宜在长向跨度中间设置大梁，将长跨梁分割为2个短跨梁，从而形成两个井字梁体系。如果是设计跨度比较大的井字梁那么要注意控制挠度，要想保证挠度达到相应的标准和要求可以在设计之前进行挠度计算，并在计算之前先设计成连续梁结构，从而保证挠度计算的准确性。

3.3 井字梁屋（楼）盖的区格尺寸应尽量根据计算图标确定，一般可按1.2～3m来取，该范围内的尺寸一方面能够较好的满足建筑和结构的受力要求，另一方面经济性也较好。

3.4 从承载能力角度考虑，井字梁混凝土强度等级不宜过低，从而减少或避免屋（楼）盖混凝上产生收缩裂缝；井字梁屋（楼）盖所采用的混凝强度等级也不宜过高，一般来说可取C20，跨度较大的情况下也可取C30。

4 井字梁设计中需要注意的问题

4.1 井字梁的受力规律。（1）井字梁设计时要先对其结构构造有所了解，随后再分析其受力规律。根据以往的工程案例加以分析，井字梁结构的受力规律主要体现在以下几个方面：（2）改变井字梁结构中梁的刚度，可随之改变井字梁结构的内力分配关系。适当调整结构和框架柱之间的截面尺寸，也可在一定程度上改变井字梁结构的内力分配关系。（3）减小结构与框架柱之间的梁端尺寸，可在一定程度上减小井字梁结构的端部弯矩。

4.2 井字梁与柱的关系。（1）实际设计时，井字梁要尽量避开结构柱，方法可采用井字梁间距调整方式，以此达到避开结构柱的目的；另外，井字梁设计时尤其要控制好配筋计算值，以免因配筋计算错误而出现结构受力超限问题。（2）除了要避开柱子以外，井字梁还要和柱子相“抗”，简单来说便是将部分与柱子相连的井字梁设计成大井字梁，然后在大井字梁中间套上小井字梁，实现大小井字梁的相嵌，然后再将这个相嵌的井字梁结构与柱子相连接，完成建筑楼面荷载从小井字梁到大井字梁的顺利传递。

4.3 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，再与梁的均布荷载所引起的内力进行叠加。

4.4 井字梁支座处反力。在井字梁结构设计中，某些设计人员计算井字梁支座处反力时往往仅将该梁的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。实践证明，周边板的三角形或梯形荷载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。

5 结语

综上所述，井字梁结构设计技术在大空间建筑中的应用十分广泛，比如商场、仓库、食堂等。该技术应用到上述三种建筑结构中时，不仅能扩大建筑室内空间，还能在一定程度上增加建筑的美观度，充分满足大空间施工设计要求。在本篇文章中，笔者着重对钢筋混凝土井字梁结构的设计技术作了探讨，指出设计者在设计井字梁结构时，务必要重视井字梁的受力规律，弄清井字梁的内部构造，并处理好结构梁和结构柱之间的关系，以全面确保井字梁设计的合理性和安全性。

参考文献

[1] 王公义.钢筋混凝土井字梁楼盖的分析和设计[J].科学与财富， 2013（10）.

[2] 赵庆洪.钢筋混凝土井字梁楼盖的分析和设计[J].决策与信息旬刊，2014（06）.