框架结构中楼盖采用井字梁的工程结构设计

1、框架结构中楼盖采用井字梁的工程结构设计3李德明(昆明有色冶金设计研究院,云南昆明650051摘要:介绍了框架结构中楼盖采用井字梁的工程如何选择合适的梁截面及区格尺寸,和应采取的构造措施,以及设计中应注意的问题。关键词:井字梁;楼盖;结构设计;区格尺寸中图分类号:T U375文献标识码:B文章编号:1004-2660(200002-0034-03井字梁楼盖是肋形梁板的一种,它是由双向板和交叉梁系组成的空间受力结构体系,分为正交和斜交井字梁两种形式。这种受力体系能满足建筑物有较大空间的使用要求,受力合理,其截面高度明显低于单跨梁,故可降低层高、节约钢材,技术经济效益显著。它能够满意地解决会议室、娱

2、乐厅、商场楼盖等大空间的设计问题,且外形美观,可省去楼盖的顶棚吊顶,给人一种美观而舒适的感觉,同时它能容易地满足建筑处理和装修要求,是公共建筑的首选楼盖体系,因此受到土建设计人员的欢迎,而广泛应用于工程设计中。井字梁楼盖是高次超静定结构,其内力分析及变形计算是一个十分复杂的问题,而近年来随着电子计算机技术的迅猛发展,已有成套的交叉梁计算程序,如中国建筑科学研究院PK PM C AD开发部开发的T AT程序以及建研院高层建筑技术开发部开发的T B2 S A程序等,可全面正确地解决这一难题。故本文对井字梁的计算不再赘述,仅对框架结构中井字梁楼盖在设计中如何选择合适的梁截面和区格尺寸,并采取恰当的构

3、造措施,才能使设计达到既安全又经济的目的,发表几点拙见,不当之处请赐教。1井字梁楼盖的一般构造(1适于采用井字梁楼盖的建筑物平面跨度为824m,且两个方向的跨度值宜相等或相近。对于正交井字梁楼盖,长向跨度与短向跨度的比值应不大于115,若比值大于115时,应在长向跨度中部设大梁,形成两个井字梁体系,或采用斜交网格的井字梁体系。(2井字梁楼盖中区格尺寸a(a为短向区格尺寸和b(b为长向区格尺寸的取值,应综合考虑建筑和结构受力的要求,一般取值在1123m较为经济,但不宜超过315m,a/b宜相等或接近1。(3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

4、等级不宜太高,跨度较大时一般宜采用C30。(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3收稿日期:2000-02-26第27卷第2期有色金属设计V ol.27N o.22000NONFERROUSMET A LSDESIG N2000梁高度的20%30%。(5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。(6井字梁楼盖中柱应根据建筑的使用功能和要求,沿周边布置,井字梁

5、跨度较大时,应在其跨度内增加柱。若为连续井字梁楼盖,且跨度较大时,应在中部布置柱,柱的截面应满足抗震受力和构造要求,可根据轴压比估算柱截面。但中柱宜为圆形或方形柱,角柱应为方形柱,边柱可为矩形柱。(7井字梁因采用弹性方法求内力,挠度值不宜过大,设计时应控制不大于L/300 L/400(L为短向跨度。但楼盖跨度较大时,施工时可预先起拱,以减小井字梁楼盖的挠度。2井字梁截面尺寸的确定在井字梁设计与计算中,梁截面及区格尺寸的确定,是设计人员首先需要解决的问题。(1井字梁楼盖中交叉梁的截面高度,当楼面均布荷载q=610kN/m2时,可取h =L/15L/20(L为短向跨度。若q> 10kN/m2

6、时,可适当加大梁截面高度。双向板的厚度不宜小于90mm。(2井字梁楼盖中交叉梁的截面宽度b,对于矩形截面可取b=h/(215315; T形截面可取b=h/(215410。同时梁截面宽度也应满足构造上和建筑上的要求。(3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。3井字梁楼盖的配筋构造(1井字梁楼盖的边梁、交叉梁、柱和双向板中抗弯、抗剪、抗扭钢筋均应通过计算确定。柱和与柱连接的井字梁按框架考虑,构造和配筋应根据抗震要求,按框架的有关规定执行。(2区格中双向板的配筋及构造,均同普通楼

7、盖中的双向板。如果区格尺寸小于或等于215m时,区格板钢筋可上下拉通配置成双向双层钢筋网,但上下层钢筋均不得小于6200。(3在交叉梁的空节点处,应注意梁下部受力纵筋的位置,跨度短的梁纵筋在最下边(跨度指从边梁算的距离。节点的抗剪钢筋应计算配置,并保证在梁端一倍梁高度的范围内,两个方向的箍筋不少于8 100。(4交叉梁下部纵筋伸入边梁的长度不应少于受拉钢筋的最小锚固长度L a。若交叉梁与边梁的节点按刚节点考虑时,上部纵筋伸入边梁的长度也不应少于受拉钢筋的最小锚固长度L a。(5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。若仅需按构造配置时,附加抗扭纵筋的最小配

8、筋率为0108f c/f y(f c为混凝土轴心抗压强度设计值,f y为钢筋的抗拉强度设计值;箍筋的最小配筋率为01055f c/f y。(6在节点两边,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8100。(7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1/41/5。建议在此范围内适当加强抗扭措施。4工程实例我院承担设计的昆明市某工程,总建筑面积7500m2,为两层框架结构,沉管灌注53第2期李德明:框架结构中楼盖采用井字梁的工程结构设计桩基础,抗震设防烈度8度,场地土类别为类,框架抗震等级为2级。

9、建筑物总长9816m ,总宽36m ,总高度2016m 。一层层高616m ,二层层高14m 。由于建筑物较长,故在其中间部分设置抗震缝,把建筑物分成两段。本文仅介绍轴线段建筑。该段建筑一层为门球场,二层为羽毛球及排球场,由于建筑功能要求,柱距较大,层高较高,楼盖采用现浇的井字梁结构。井字梁的区格尺寸为2200mm ×2250mm , 结构布置见图1,图2。图1二层结构平面图图2屋面结构平面图柱截面为中柱1250mm ,角柱1000mm ×1000mm ,边柱700mm ×1300mm 。梁截面为边梁400mm ×1500mm ,一般井字梁350mm &

10、#215;1300mm ,线主梁及线梁600mm ×1300mm ,线梁450mm ×1300mm 。混凝土强度等级,柱为C40,梁板均为C30。要求施工时短向跨中按短向跨度的1/300起拱。该工程已于2000年2月完成设计,现正准备施工。本工程采用建研院PK PM 系列软件T AT 进行计算,其结果为:自振周期:X 方向T1,T2=11170,01363S ,Y 方向T1,T2=11094,01356S 。底部剪力系数:X 方向5192%,Y 方向6%。柱轴压比:最大为0147,一般小于0145。柱截面主要由抗弯强度控制。最大层间位移角及顶点位移角:X 方向为1/611及1/1020;Y 方向为1/676及1