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摘要：本文结合所涉及的混凝土井字梁楼盖结构工程，对井字梁受力体系、计算及施工图的处理等进行探讨.
关键字：井字梁，受力体系，梁截面，施工图
Abstract: this paper involves the concrete ribbed beams floor structure engineering, ribbed beams of the power system, calculation and documentation of processing were discussed.
Key word: ribbed beams, stress system, beam section, construction drawings
中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：
目前人们对建筑空间舒适性要求越来越高，大跨度建筑需求越来越多，井字梁楼盖在会议室、娱乐厅、礼堂、会所、宾馆及商场等公共建筑中常被采用。井字梁楼盖结构为交叉梁系，梁高相对单向梁减少约30％，受力合理，美观舒适，可使设计达到既经济又安全的目的，因此在较大空间采用普通混凝土结构布置时常做为首选结构布置方式。现结合两项工程实例(见图1和图2)对井字梁受力体系、计算及施工图的处理等进行探讨。
图1 某活动中心楼层结构布置
图2 某多功能厅屋顶结构布置
1 井字梁受力体系的分析
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，在双向板的跨度较大时，为了减轻板的自重，我们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)。
常用的正交网格井字梁楼盖主要有两种布置方式：
（1）井字梁与结构柱相“避”。
调整井字梁间距以避开柱位,如图1中某活动中心楼盖。若井字梁与结构柱直接相连，因节点已具刚性性能，连接点梁支座内力较大，柱顶部平面外弯矩也比较大，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，从而妨碍井字梁变形协调性，因此本楼盖采用“避”的方式处理井字梁与框架柱的关系。由于井字梁避开柱位，靠近柱位的区格板另作加强处理，板厚取到200～250mm，板配筋双层双向，配筋率不小于0.25%。
（2）"井字梁与结构柱相“抗”。
与结构柱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，再到结构柱。如图2中某多功能厅屋面结构布置。
2 井字梁的计算和梁截面选用
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。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。
井字梁楼盖两个方向的跨度如不等，一般需控制其长短跨度比不能过大。长跨L1与短跨L2之比 L1/ L2最好是不大于1.5，如大于1.5小于等于2，宜在长向跨度中部设大梁,形成两个井字梁体系或采用斜交井字梁，斜交井字梁可按45°对角线斜向布置；L1/ L2大于2时，设计成两个井字梁体系。
两个方向井字梁的间距之比a/b=1.0～2.0，a/b在1.0～1.5之间为宜。在井字梁设计与计算中,梁截面及区格尺寸的确定,是首先需解决的问题。楼盖中交叉梁的截面高度,当楼面均布荷载ｑ=6～10ｋＮ/ｍ2时,可取ｈ=Ｌ/15～Ｌ/20(Ｌ为短向跨度)。若ｑ>10ｋＮ/ｍ2时,可适当加大梁截面高度。双向板的厚度在井字梁楼盖四角区格不宜小于120mm，其它区格不宜小于90ｍｍ。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l=2～3ｍ较为经济,但不宜超过3.5ｍ。
横纵两方向的井字梁高度h1值应相等，对于梁高h1值的大小，可根据荷载设计值的大小和跨度的长短来确定，建议最小h1不得小于短跨跨度1/25。
井字梁梁高h值选用参考值见下表：
梁距离（m） 正交井字梁梁高h值 斜交井字梁梁高h值
2 h1=1/18L h1=1/20L
3 h1=1/17L h1=1/19L
>3 h1=1/16L h1=1/18L
注：Ｌ為短向跨度
井字梁宽取井字梁高1/3（h1较小时）～1/4（h1较大时），但梁宽不宜小于150mm。
边梁截面高度h2的选取。h2≥h1+100mm(h1为井字梁高),建议楼盖跨度较大时，h2≥（1.2～1.3）h1,一般可取ｈ2=Ｌ/8～Ｌ/12(Ｌ为边梁跨度)。
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)。楼盖跨度较大时,施工时应预先起拱,以减小井字梁楼盖的挠度。
另外，楼盖混凝土的强度等级不宜过高，且施工时注意混凝土坍落度不宜太大并加强养护措施，以减小混凝土凝固阶段收缩的体积变化作用效应积累的影响，避免引起较大的约束应力和开裂。
3 井字梁的施工图处理
井字梁的配筋和普通梁基本上要求相同。但在设计中须注意以下几点：
（1）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。
（2）两个方向的梁在布筋时，梁下面的纵向受拉钢筋不能在井字梁格点处断开，而应直通两端支座。钢筋不够长时，必须采用焊接，其焊接质量必须符合有关规范要求。
（3）两个方向的梁在格点处不必设附加横向钢筋。在格点处，两个方向的梁在其上部应配置适量的构造纵筋，不宜少于2根Ф12，以防在荷载不均匀分布时可能产生的负弯矩。在梁两端各1/3范围内梁上纵筋构造配筋量建议不少于下部纵向受拉钢筋的1/3。
（4）井字梁楼盖边梁需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；在楼面边梁端部(建议不少于1.5倍梁高的范围) 需加密箍筋，且不少于Φ8@100。
（5）在大跨度框架结构设计中，由于框架梁为支承梁，截面尺寸要比井字梁大得多，导致该梁线刚度很大，抗扭刚度也增大，再加上井字梁大跨度的特性和绝对挠度大的特点，则框架梁将随井字梁弯曲而受扭，这样井字梁的周边梁也就是框架梁就成为弯剪扭的复合受力体。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1/4～1/5。建议在此范围内适当加强抗扭措施，同时框架梁两侧增设构造抗扭纵筋（短跨方向轴线距达到15m以上，可考虑抗扭筋直径不小于16）。
4 工程实例
图1为曾经设计的某活动中心，为三层框架结构，为柱下独立基础，抗震设防烈度为6度，场地土类别为Ⅱ类，框架的抗震等级为四级。本文仅介绍○A～○E轴段建筑。该段一层两端（即①～⑦和○10～○16 轴）分别为健身房和活动室，中部为入口大厅，二层两端为电子图书室和电子阅览室，三层两侧为活动室和多功能厅，中部为功能区。由于建筑功能要求，柱距较大，层高较高，楼盖采用现浇井字梁结构，混凝土的强度等级为C25，井字梁的区格为2800x2000mm，井字梁截面尺寸均为250x600，边框梁截面尺寸分别为350x800和400x800，设计中要求井字梁施工时跨中按短向梁跨度的L/300起拱(跨度L指从边梁算起的距离)。该建筑目前结构已经交付使用多年，反馈情况良好。
本工程采用建研院的PKPM中SATWE计算。
该井字梁高约为楼盖短向跨度的1/16.7,边梁高约为楼盖短向跨度的1/12.5。
图2为近期设计的一个多功能厅屋面结构布置，抗震等级为7度，场地类别为三类，此区域属大跨度框架，框架抗震等级为二级，楼盖采用现浇C30混凝土，因屋面荷载较大，大井字梁X向截面为600x1200,Y向为500x1200,小井字梁截面X和Y向均为240x650，15轴，25轴，C轴及K轴大楼盖周圈结构梁截面为450x750,较大的结构柱截面为700x900。
其它从略。
5 结语
以上是在设计了几个正交网络井字梁结构后的一点体会和总结。若建筑需要尽量控制梁高，采用图一的井字梁与结构柱相避的方式较合理；但是对于楼盖荷载较大，且短向轴线跨距达到18m以上，采用这种全等高井字梁，结构梁高也在1000mm左右，相反，采用图二方式布置的井字梁更趋于合理。由于井字梁结构是复杂的空间受力体系，且跨度比较大，因此设计人员在设计井字梁结构时应谨慎对之。
参考文献
[1]包福还.井字粱结构静力计算手册[Ｍ].北京:中国建筑工业出版社,1989.
[2]李培林等.混凝土密肋及井式楼盖设计手册。北京:中国建筑工业出版社,1994.
[3]《简明钢筋混凝土房屋结构设计手册》 （曾昭豪 编）
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键字：井字梁，受力体系，梁截面，施工图
Abstract: this paper involves the concrete ribbed beams floor structure engineering, ribbed beams of the power system, calculation and documentation of processing were discussed.
Key word: ribbed beams, stress system, beam section, construction drawings
中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：
目前人们对建筑空间舒适性要求越来越高，大跨度建筑需求越来越多，井字梁楼盖在会议室、娱乐厅、礼堂、会所、宾馆及商场等公共建筑中常被采用。井字梁楼盖结构为交叉梁系，梁高相对单向梁减少约30％，受力合理，美观舒适，可使设计达到既经济又安全的目的，因此在较大空间采用普通混凝土结构布置时常做为首选结构布置方式。现结合两项工程实例(见图1和图2)对井字梁受力体系、计算及施工图的处理等进行探讨。
图1 某活动中心楼层结构布置
图2 某多功能厅屋顶结构布置
1 井字梁受力体系的分析
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，在双向板的跨度较大时，为了减轻板的自重，我们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)。
常用的正交网格井字梁楼盖主要有两种布置方式：
（1）井字梁与结构柱相“避”。
调整井字梁间距以避开柱位,如图1中某活动中心楼盖。若井字梁与结构柱直接相连，因节点已具刚性性能，连接点梁支座内力较大，柱顶部平面外弯矩也比较大，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，从而妨碍井字梁变形协调性，因此本楼盖采用“避”的方式处理井字梁与框架柱的关系。由于井字梁避开柱位，靠近柱位的区格板另作加强处理，板厚取到200～250mm，板配筋双层双向，配筋率不小于0.25%。
（2）"井字梁与结构柱相“抗”。
与结构柱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，再到结构柱。如图2中某多功能厅屋面结构布置。
2 井字梁的计算和梁截面选用
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。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。
井字梁楼盖两个方向的跨度如不等，一般需控制其长短跨度比不能过大。长跨L1与短跨L2之比 L1/ L2最好是不大于1.5，如大于1.5小于等于2，宜在长向跨度中部设大梁,形成两个井字梁体系或采用斜交井字梁，斜交井字梁可按45°对角线斜向布置；L1/ L2大于2时，设计成两个井字梁体系。
两个方向井字梁的间距之比a/b=1.0～2.0，a/b在1.0～1.5之间为宜。在井字梁设计与计算中,梁截面及区格尺寸的确定,是首先需解决的问题。楼盖中交叉梁的截面高度,当楼面均布荷载ｑ=6～10ｋＮ/ｍ2时,可取ｈ=Ｌ/15～Ｌ/20(Ｌ为短向跨度)。若ｑ>10ｋＮ/ｍ2时,可适当加大梁截面高度。双向板的厚度在井字梁楼盖四角区格不宜小于120mm，其它区格不宜小于90ｍｍ。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l=2～3ｍ较为经济,但不宜超过3.5ｍ。
横纵两方向的井字梁高度h1值应相等，对于梁高h1值的大小，可根据荷载设计值的大小和跨度的长短来确定，建议最小h1不得小于短跨跨度1/25。
井字梁梁高h值选用参考值见下表：
梁距离（m） 正交井字梁梁高h值 斜交井字梁梁高h值
2 h1=1/18L h1=1/20L
3 h1=1/17L h1=1/19L
>3 h1=1/16L h1=1/18L
注：Ｌ為短向跨度
井字梁宽取井字梁高1/3（h1较小时）～1/4（h1较大时），但梁宽不宜小于150mm。
边梁截面高度h2的选取。h2≥h1+100mm(h1为井字梁高),建议楼盖跨度较大时，h2≥（1.2～1.3）h1,一般可取ｈ2=Ｌ/8～Ｌ/12(Ｌ为边梁跨度)。
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)。楼盖跨度较大时,施工时应预先起拱,以减小井字梁楼盖的挠度。
另外，楼盖混凝土的强度等级不宜过高，且施工时注意混凝土坍落度不宜太大并加强养护措施，以减小混凝土凝固阶段收缩的体积变化作用效应积累的影响，避免引起较大的约束应力和开裂。
3 井字梁的施工图处理
井字梁的配筋和普通梁基本上要求相同。但在设计中须注意以下几点：
（1）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。
（2）两个方向的梁在布筋时，梁下面的纵向受拉钢筋不能在井字梁格点处断开，而应直通两端支座。钢筋不够长时，必须采用焊接，其焊接质量必须符合有关规范要求。
（3）两个方向的梁在格点处不必设附加横向钢筋。在格点处，两个方向的梁在其上部应配置适量的构造纵筋，不宜少于2根Ф12，以防在荷载不均匀分布时可能产生的负弯矩。在梁两端各1/3范围内梁上纵筋构造配筋量建议不少于下部纵向受拉钢筋的1/3。
（4）井字梁楼盖边梁需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；在楼面边梁端部(建议不少于1.5倍梁高的范围) 需加密箍筋，且不少于Φ8@100。
（5）在大跨度框架结构设计中，由于框架梁为支承梁，截面尺寸要比井字梁大得多，导致该梁线刚度很大，抗扭刚度也增大，再加上井字梁大跨度的特性和绝对挠度大的特点，则框架梁将随井字梁弯曲而受扭，这样井字梁的周边梁也就是框架梁就成为弯剪扭的复合受力体。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1/4～1/5。建议在此范围内适当加强抗扭措施，同时框架梁两侧增设构造抗扭纵筋（短跨方向轴线距达到15m以上，可考虑抗扭筋直径不小于16）。
4 工程实例
图1为曾经设计的某活动中心，为三层框架结构，为柱下独立基础，抗震设防烈度为6度，场地土类别为Ⅱ类，框架的抗震等级为四级。本文仅介绍○A～○E轴段建筑。该段一层两端（即①～⑦和○10～○16 轴）分别为健身房和活动室，中部为入口大厅，二层两端为电子图书室和电子阅览室，三层两侧为活动室和多功能厅，中部为功能区。由于建筑功能要求，柱距较大，层高较高，楼盖采用现浇井字梁结构，混凝土的强度等级为C25，井字梁的区格为2800x2000mm，井字梁截面尺寸均为250x600，边框梁截面尺寸分别为350x800和400x800，设计中要求井字梁施工时跨中按短向梁跨度的L/300起拱(跨度L指从边梁算起的距离)。该建筑目前结构已经交付使用多年，反馈情况良好。
本工程采用建研院的PKPM中SATWE计算。
该井字梁高约为楼盖短向跨度的1/16.7,边梁高约为楼盖短向跨度的1/12.5。
图2为近期设计的一个多功能厅屋面结构布置，抗震等级为7度，场地类别为三类，此区域属大跨度框架，框架抗震等级为二级，楼盖采用现浇C30混凝土，因屋面荷载较大，大井字梁X向截面为600x1200,Y向为500x1200,小井字梁截面X和Y向均为240x650，15轴，25轴，C轴及K轴大楼盖周圈结构梁截面为450x750,较大的结构柱截面为700x900。
其它从略。
5 结语
以上是在设计了几个正交网络井字梁结构后的一点体会和总结。若建筑需要尽量控制梁高，采用图一的井字梁与结构柱相避的方式较合理；但是对于楼盖荷载较大，且短向轴线跨距达到18m以上，采用这种全等高井字梁，结构梁高也在1000mm左右，相反，采用图二方式布置的井字梁更趋于合理。由于井字梁结构是复杂的空间受力体系，且跨度比较大，因此设计人员在设计井字梁结构时应谨慎对之。
参考文献
[1]包福还.井字粱结构静力计算手册[Ｍ].北京:中国建筑工业出版社,1989.
[2]李培林等.混凝土密肋及井式楼盖设计手册。北京:中国建筑工业出版社,1994.
[3]《简明钢筋混凝土房屋结构设计手册》 （曾昭豪 编）
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。