井字梁结构设计探讨

1、井字梁结构设计探讨    论文导读：钢筋混凝土井字梁是由钢筋混凝土双向板演变而来的一种结构形式，双向板为受弯构件，当其跨度增大时板厚应也随之增大，但板下部受拉区混凝土一般均不考虑其抗拉能力，拉应力由板下部钢筋承担。余下的剪力，采用增加弯起鸭筋来解决，对鸭筋的构造要求，由端部支座内边到第一排钢筋弯起点的距离不应小于50mm。 关键词：梁，适用条件，结构布置，计算与配筋，构造要求    0 引言 钢筋混凝土井字梁是由钢筋混凝土双向板演变而来的一种结构形式，双向板为受弯构件，当其跨度增大时板厚应也随之增大，但板下部受拉区

2、混凝土一般均不考虑其抗拉能力，拉应力由板下部钢筋承担。因此，我们可设想当双向板跨度较大时，为了减轻板的自重，可将板下受拉区混凝土挖除一部分，让受拉钢筋适当集中在双向相交的几条线上，并适当将它们增高而形成梁，使钢筋与混凝土更经济合理地共同工作，这样就使双向板变为两个方向形成井字式的区格梁板，这两个方向的梁通常为高度相等和不分主次，此即为钢筋混凝土井字梁。 1 井字梁的适用条件 采用井字梁楼（屋）盖的平面结构跨度宜为824m，且两向跨度应相等或相近，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

3、，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字梁，井字梁可按45°对角线斜向布置。 2 井字梁的结构布置 2.1布置原则 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。论文发表。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。 2.2 布置方式 井式

4、梁板结构的布置方式一般有以下几种：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。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。论文发表。此外斜向矩形网格对不规则平面也有较大的适应性。

5、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。论文发表。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。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。 2.3截面尺寸的确定 井字梁截面高度的取值以刚度控制为主，除考虑楼盖的短向跨度和计算荷载大小外，还应考虑其周边支承梁抗扭刚度的影响。两个方向井字梁的高度h应相等，当楼面均布荷载q=610kN/m2时，

6、可取井字梁高度h=L/15L/20（L为短向跨度），若q>10kN/m2，则可适当增大h值。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=L/8L/12(L为边梁跨度)。 梁截面宽度取值与普通梁相同，但因井字梁间距不大，故其剪力一般不会太大，这就为减小梁截面宽度创造了条件。井字梁井格越小，则梁的侧向约束作用就越大，相应的井字梁截面宽度就可较小；反之井格越大，则梁的侧向约束作用就越小，井字梁的截面宽度就应适当增大。通常梁宽取梁高的1/3（h较小时）1/4（h较大时），但梁宽不宜小于120mm。 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。 2.4 井字梁

7、楼盖的区格划分 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（一般取值在1.2m3较为经济）。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=1.02.0 。实际设计中应尽量使a/b在1.01.5之间为宜，最好按井字梁计算图表中的比值来确定，区格划分应综合考虑建筑和结构受力的要求,。 3 井字梁的计算与配筋 3.1 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

8、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。 3.2 井字梁的内力计算 井字梁楼盖应根据梁间距大小而采用不同方法进行计算，当梁间距1.25m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>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：（1）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。但要了解与SATWE计算软件的不同之处，如当井字梁端部简支在框架主梁上时，SATWE软件的计算结果与查静力计算手册的结

9、果相差很大，这主要是SATWE软件考虑了主框架梁的竖向位移所致。当井字梁端部简支剪力墙上时，二者之间的计算结果相差很小。这主要是因为混凝土剪力墙的竖向刚度很大，竖向位移很小所致。井字梁内力受其端部支座竖向刚度的影响很大，当采用查静力计算手册法时，应考虑该工程是否符合其计算假定。 3.3 井字梁计算简图的选取及其他计算要求 井字梁楼盖四周可以是墙体支承，也可以是主梁支承。当井字梁楼盖四周为砌体支承时，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，当支承主梁刚度与井字梁刚度相差不是很大时，井字梁四边应按简支考虑，当支承主梁的刚

10、度足够大时,并采取相应的构造措施可采用刚接节点, 但支承主梁需进行抗扭强度和刚度计算。井字梁支座无论铰接还是刚接，支承主梁的截面高度都应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%。 另外，某些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。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。再有，在井字梁交叉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叉处外梁侧设置箍筋。 3.4

11、井字梁的配筋 井字梁的配筋要求与普通受力梁基本相同，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，短跨方向梁下纵向受拉钢筋应放在长跨方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处自端支座。当钢筋长度不足时，必须采用焊接，焊接长度和质量必须符合有关规范要求。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，采用增加弯起鸭筋来解决，对鸭筋的构造要求，由端部支座内边到第一排钢筋弯起点的距离不应小于50mm；（3）梁格点处不必设附加横

12、向钢筋，但在格点处两个方向的梁上则应配适量的构造负筋，一般不宜少于212，以防在荷载不均匀分布时可能产生的负弯矩，这种负筋一般相当于其下部纵向受拉钢筋的1/3。 4 井字梁的构造要求 井字梁的构造要求和一般梁的构造要求基本上相同。但在设计中必须注意以下几点：井字梁楼盖混凝土强度等级应大于C20，为了避免和减小楼盖混凝土产生收缩裂缝，混凝土强度等级也不宜过高，当跨度较大时一般宜采用C30。 井字梁和支承边梁的相交节点宜采用铰接节点，边梁刚度应足够大，并采取相应的构造措施；若采用刚接节点，则边梁需要进行抗扭强度和刚度计算。与柱连接的井字梁或支承边梁按框架梁考虑，必须满足抗震受力(抗弯、抗剪及抗扭)要求和有关构造要求，若梁截面尺寸不足，则梁高不变，适当增大梁宽。井字梁采用弹性方法计算，挠度值不宜过大，没计时挠度一般应控制在f1/250，要求较高时f1/400。若楼盖跨度较大，在施工时可按施工规范要求预先起拱，以减小其挠度。井字梁现浇楼板按双向板计算，不考虑井字梁的变形，即假定双向板支承在不动支座上 ，双向板的最小板厚为80mm，且应大于等于板较小边长的1/40。井字梁的支撑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。在节点两边,支撑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