论文部分内容阅读
摘要：井字梁结构能提供较大的建筑使用空间，在设计中应用非常广泛。本文就井字梁设计原则、截面确定、挠度和配筋等方面的问题结合具体工程进行阐述，供大家参考。
关键词：井字梁;双向受力
Abstract: Well-shaped beam structure can provide larger building space; it is very extensive in the design. In this paper, the girder design principle, cross section to define, deflection and reinforcement and other aspects combined with the specific project is discussed, for reference.
Key words: cross beam; transverse stress
中图分类号：TU375.1文献标识码：A文章编号:
1 前言
为了满足建筑使用功能上对大空间房屋的要求，如门厅、餐厅、大教室和大会议室等，井字梁结构被广泛的应用于大跨度空间结构中。井字梁在横纵两个方向上都有较大的刚度，其设计对整个建筑工程的设计质量有很大的影响，应给与充分重视。
2 井字梁结构特点
钢筋混凝土井字梁是从双向板演变而来的一种结构形式。当板跨增加时，板厚也应相应增加。但是，板厚的增加使得自重加大，而板下部受拉区域的混凝土往往被拉裂而不能参与工作。因此，为了减轻板的自重，把板下部受拉区混凝土去掉一部分，使其受拉钢筋集中在几条线上，使钢筋和混凝土更加经济、合理的共同工作。这样双向板就变成了在两个方向形成的井字式区格的梁，两个方向的梁高相同，不分主次梁，共同工作，形成井字梁结构。该结构形式具有较大的跨高比，适用于受层高限制且要求大跨度的建筑。图1
如图所示结构，顶部大空间为多功能报告厅，短向跨度为22.2米，长向跨度为25.8米，长短向之比约为1.15，双向受力。网格大小在2.8米~3.2米之间。梁高为1.3m，跨高比约为1/17，井字梁为0.35m*1.3m，边梁为0.45m*1.4m,与柱相连的梁为0.4m*1.3m。
3 井字梁设计原则
3.1 井字梁的平面尺寸
井字梁楼盖两个方向的跨度应尽量相等，如不相等，一般控制长短跨之比不能过大，最好不大于1.5。如果大于1.5，可采用单向密肋梁板体系。
井字梁梁格一般是根据建筑上的要求和具体的结构平面尺寸确定，一般取跨度的1/12~1/6，一般取3.0米左右。梁格尺寸可不相同，两个方向的尺寸比值控制在1.5以内为宜。
3.2 井字梁截面高度和宽度
井字梁结构一般具有较大的跨高比，常用的井字梁截面高度为跨度的1/16~1/20，如两个方向跨度不同，应取短向跨度。两个方向梁高应相等，并满足配筋率和挠度要求。梁宽宜取梁高的1/3~1/4，井字梁结构配筋一般较大，梁宽应考虑钢筋的排布，尽量减少钢筋由于放在第三排造成的折减。
3.3 挠度和裂缝控制
一般情况下，挠度f≤L/300，要求较高时，挠度f≤L/400。由于井字梁跨度一般较大，所以挠度很难满足要求。在大跨度结构施工时，应采取预先起拱的措施以解决挠度过大的问题。在设计梁的截面时，应保证边梁有足够的刚度，如设计时采用刚接节点，则需计算边梁的抗扭强度和刚度，一般最好使边梁比井字梁高度高出20%~30%。如图1所示的工程，边梁为450*1400，分别改变边梁的梁高和边梁的梁宽，为350*1400和350*1500，通过PKPM的SWTWE计算得到井字梁最大弹性挠度见表1。可以看出边梁刚度的增加，能够在一定程度上减小井字梁的弹性挠度。边梁宽度增加对井字梁弹性挠度的降低值 表1
略大于边梁高度增加所带来的井字梁弹性挠降低值。所以，当边梁跨度不大时，增加边梁宽度对结构撓度控制有较好的影响。但在边梁跨度较大时，由于井字梁跨中的挠度值为边梁的挠度值加上相对变化值，如果边梁挠度过大，则导致井字梁跨中挠度过大。所以当边梁跨度较大时，需保证边梁本身的刚度，提高梁高对整体挠度有较好的影响。
由于井字梁构件混凝土体量较大，构件相互之间约束较多，易产生温度收缩裂缝。为了避免和减小楼盖混凝土的裂缝，设计师混凝土的强度等级不宜过高。配筋时应严格满足规范中对裂缝的要求。在施工时，选择温度较低的季节浇筑，且做好保温隔热的工作，尽量减少构件的冬夏季温差和室内外温差对结构裂缝的影响。
3.4 井字梁配筋
一般来说，井字梁的配筋等同于一般梁的配筋。应满足规范对梁配筋的构造要求。同时，在异向梁相交的角点处，应保证短跨的受拉钢筋位于长跨受拉钢筋的下部，等同于双向板的受力原则。井字梁在不同方向上不分主次，两个方向均按一跨计算设计配筋，顶筋、底筋应通长设置。与柱相连的梁由于负弯矩较大，配筋时应满足支座处的配筋和裂缝要求。
3.5 井字梁设计的其他问题
与柱连接的井字梁或边梁应按框架梁考虑，必须满足抗震受力（抗弯、抗剪及抗扭）的要求和有关构造要求。梁截面尺寸不足时，梁高不变可适当加宽梁宽以满足要求。
井字梁楼盖设计时忽略了边梁的扭矩，边梁抗扭筋设置不足，容易产生抗扭裂缝，设计时应加强边梁抗扭的措施。
4 结语
井字梁结构受力复杂，内力和变形计算是通过双向交叉梁间的变形协同来实现，多为超静定结构，因此在设计井字梁结构时应多注重本文提出的相关问题，根据实际工程具体情况，作出合理的结构设计。
5 参考文献
[1] GB50010-2010 混凝土结构设计规范
[2] 全国民用建筑工程技术设计措施
关键词：井字梁;双向受力
Abstract: Well-shaped beam structure can provide larger building space; it is very extensive in the design. In this paper, the girder design principle, cross section to define, deflection and reinforcement and other aspects combined with the specific project is discussed, for reference.
Key words: cross beam; transverse stress
中图分类号：TU375.1文献标识码：A文章编号:
1 前言
为了满足建筑使用功能上对大空间房屋的要求，如门厅、餐厅、大教室和大会议室等，井字梁结构被广泛的应用于大跨度空间结构中。井字梁在横纵两个方向上都有较大的刚度，其设计对整个建筑工程的设计质量有很大的影响，应给与充分重视。
2 井字梁结构特点
钢筋混凝土井字梁是从双向板演变而来的一种结构形式。当板跨增加时，板厚也应相应增加。但是，板厚的增加使得自重加大，而板下部受拉区域的混凝土往往被拉裂而不能参与工作。因此，为了减轻板的自重，把板下部受拉区混凝土去掉一部分，使其受拉钢筋集中在几条线上，使钢筋和混凝土更加经济、合理的共同工作。这样双向板就变成了在两个方向形成的井字式区格的梁，两个方向的梁高相同，不分主次梁，共同工作，形成井字梁结构。该结构形式具有较大的跨高比，适用于受层高限制且要求大跨度的建筑。图1
如图所示结构，顶部大空间为多功能报告厅，短向跨度为22.2米，长向跨度为25.8米，长短向之比约为1.15，双向受力。网格大小在2.8米~3.2米之间。梁高为1.3m，跨高比约为1/17，井字梁为0.35m*1.3m，边梁为0.45m*1.4m,与柱相连的梁为0.4m*1.3m。
3 井字梁设计原则
3.1 井字梁的平面尺寸
井字梁楼盖两个方向的跨度应尽量相等，如不相等，一般控制长短跨之比不能过大，最好不大于1.5。如果大于1.5，可采用单向密肋梁板体系。
井字梁梁格一般是根据建筑上的要求和具体的结构平面尺寸确定，一般取跨度的1/12~1/6，一般取3.0米左右。梁格尺寸可不相同，两个方向的尺寸比值控制在1.5以内为宜。
3.2 井字梁截面高度和宽度
井字梁结构一般具有较大的跨高比，常用的井字梁截面高度为跨度的1/16~1/20，如两个方向跨度不同，应取短向跨度。两个方向梁高应相等，并满足配筋率和挠度要求。梁宽宜取梁高的1/3~1/4，井字梁结构配筋一般较大，梁宽应考虑钢筋的排布，尽量减少钢筋由于放在第三排造成的折减。
3.3 挠度和裂缝控制
一般情况下，挠度f≤L/300，要求较高时，挠度f≤L/400。由于井字梁跨度一般较大，所以挠度很难满足要求。在大跨度结构施工时，应采取预先起拱的措施以解决挠度过大的问题。在设计梁的截面时，应保证边梁有足够的刚度，如设计时采用刚接节点，则需计算边梁的抗扭强度和刚度，一般最好使边梁比井字梁高度高出20%~30%。如图1所示的工程，边梁为450*1400，分别改变边梁的梁高和边梁的梁宽，为350*1400和350*1500，通过PKPM的SWTWE计算得到井字梁最大弹性挠度见表1。可以看出边梁刚度的增加，能够在一定程度上减小井字梁的弹性挠度。边梁宽度增加对井字梁弹性挠度的降低值 表1
略大于边梁高度增加所带来的井字梁弹性挠降低值。所以，当边梁跨度不大时，增加边梁宽度对结构撓度控制有较好的影响。但在边梁跨度较大时，由于井字梁跨中的挠度值为边梁的挠度值加上相对变化值，如果边梁挠度过大，则导致井字梁跨中挠度过大。所以当边梁跨度较大时，需保证边梁本身的刚度，提高梁高对整体挠度有较好的影响。
由于井字梁构件混凝土体量较大，构件相互之间约束较多，易产生温度收缩裂缝。为了避免和减小楼盖混凝土的裂缝，设计师混凝土的强度等级不宜过高。配筋时应严格满足规范中对裂缝的要求。在施工时，选择温度较低的季节浇筑，且做好保温隔热的工作，尽量减少构件的冬夏季温差和室内外温差对结构裂缝的影响。
3.4 井字梁配筋
一般来说，井字梁的配筋等同于一般梁的配筋。应满足规范对梁配筋的构造要求。同时，在异向梁相交的角点处，应保证短跨的受拉钢筋位于长跨受拉钢筋的下部，等同于双向板的受力原则。井字梁在不同方向上不分主次，两个方向均按一跨计算设计配筋，顶筋、底筋应通长设置。与柱相连的梁由于负弯矩较大，配筋时应满足支座处的配筋和裂缝要求。
3.5 井字梁设计的其他问题
与柱连接的井字梁或边梁应按框架梁考虑，必须满足抗震受力（抗弯、抗剪及抗扭）的要求和有关构造要求。梁截面尺寸不足时，梁高不变可适当加宽梁宽以满足要求。
井字梁楼盖设计时忽略了边梁的扭矩，边梁抗扭筋设置不足，容易产生抗扭裂缝，设计时应加强边梁抗扭的措施。
4 结语
井字梁结构受力复杂，内力和变形计算是通过双向交叉梁间的变形协同来实现，多为超静定结构，因此在设计井字梁结构时应多注重本文提出的相关问题，根据实际工程具体情况，作出合理的结构设计。
5 参考文献
[1] GB50010-2010 混凝土结构设计规范
[2] 全国民用建筑工程技术设计措施