1、浅谈混凝土井字梁结构设计摘要: 在建筑物大开间的情况下，井字梁楼盖是较常用的形式之一，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 中图分类号：TU8 文献标识码： A 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
2、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
3、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、井字梁计算与配筋 （1）确定井字梁截面尺寸 1 ）一般的混凝土框架梁截面宽度不宜小于 200mm，由于井字梁结构纵横方向梁能起到侧面相互约束作用，使得梁截面宽度较小时，也不会发生侧向失稳破坏。因此井字梁截面宽度尺寸可比普通梁截面宽度小一些。通常井字梁宽度 b 取 1/3（h
4、 较小时）1/4（h 较大时） ，但梁宽不宜小于 120mm。 2） 两个方向的井字梁的高度 h 应相等，一般常用的井字梁截面高度为跨度的 1/201/15，当结构在两个方向的跨度不一样时，取短跨跨度。3） 井字梁的挠度 f 一般要求 f1/250，要求较高时 f1/400。 4） 井字梁和边梁的节点宜采用铰接节点，但边梁的刚度仍要足够大，并采取相应的构造措施。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%。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/8L/12(L 为边梁跨度)。梁柱截面及区格
5、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。 (2)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。 （3)井字梁的配筋 井字梁的配筋要求与普通梁基本相同，但在设计中必须注意以下几点: 1)在两个方向梁交点的格点处，短跨方向梁
6、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 212 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。4)在两个方向梁交点的格点处不能看成是梁的一般支
7、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。 4、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，使周边支撑体系受力均匀，井字结构受力也较合理。 井式
8、梁板结构的布置一般有以下五种，下面分别于以说明。 （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不大于 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。为构造及计算方便，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
9、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不等。 （5） 、有外伸悬挑的网格梁 单跨简支或多跨连续的井式梁板有时可采用有外伸悬挑的网格梁。这种布置方式可减少网格梁的跨中弯矩和挠度。 5、小结 (1) 井字梁截面高度取值以刚度控制为主，高度取值除考虑井字梁楼盖短向跨度和计算荷载大小外，还应考虑其周边支承梁抗扭刚度的影响。
10、(2) 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，故梁距不宜太大，控制在 3m 以内为宜。 (3) 井字梁一般可按简支端计算。若按固端计算，应适当加强边框架梁的截面，可提高抗扭刚度，对井字梁的弯矩调幅有一定贡献。 (4) 井字梁周边有柱位时，可采取调整井字梁梁间距避开柱位，靠近柱位区格板需作加强;若避不开，可设计成大井字梁套小井字梁的结构形式。 (5) 由于目前建材市场价格飙升，在设计过程中，设计者应积极引入限额设计概念。经过设计方案优选，做好成本的事前控制，可为业主及社会节约投资。 参考文献： 1 混凝土结构设计规范，GB50010-2010. 2 简明建筑结构设计手册，中国建筑工业出版社 3 建筑结构构造资料集， 中国建筑工业出版社 4 混凝土结构计算手册， 中国建筑工业出版社
