建筑結(jié)構(gòu)中井字梁設(shè)計(jì)技術(shù)探討

李龍海

摘 要：井字梁設(shè)計(jì)技術(shù)作為我國建筑工程重要設(shè)計(jì)技術(shù)之一，其能夠?yàn)榻ㄖ臻g提供更大的使用空間，并能讓整體建筑空間平面布局靈活性更強(qiáng)。所以，當(dāng)前我國大部分鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中均已廣泛使用該技術(shù)。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；井字梁結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)技術(shù)；探討

我國建筑事業(yè)一直處于積極發(fā)展?fàn)顟B(tài)，并呈現(xiàn)出越來越好、越來越優(yōu)良的態(tài)勢。新世紀(jì)以后，國內(nèi)建筑施工引進(jìn)了多種先進(jìn)的施工技術(shù)和施工理論，這不僅大幅度提高了國內(nèi)建筑施工技術(shù)水平，同時(shí)更有效地推動(dòng)了建筑事業(yè)的蓬勃發(fā)展。井字梁技術(shù)便是其中一種先進(jìn)技術(shù)。鑒于井字梁本身就具有良好的雙向受力性，適用于大空間建筑，如禮堂、大型商場等，因此受到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。下面以鋼筋混凝土框架建筑為例，對該類建筑設(shè)計(jì)中的井字梁技術(shù)做詳細(xì)論述。

1 井字梁結(jié)構(gòu)概述

井字梁結(jié)構(gòu)在大跨度、大空間建筑中的應(yīng)用十分廣泛。作為一種從鋼筋混凝土雙向板基礎(chǔ)上演化而來的新技術(shù)，它不僅能廣泛適用于不宜采用鋼網(wǎng)架作建筑結(jié)構(gòu)的大空間建筑，還能最大化擴(kuò)大建筑使用空間，充分滿足大空間建筑施工要求。井字梁結(jié)構(gòu)的本質(zhì)是雙向受力構(gòu)件，它具有良好的雙向受力性能，應(yīng)用時(shí)梁高可按照施工要求適當(dāng)降低，同時(shí)還能在一定程度上增加建筑結(jié)構(gòu)的美觀度。在井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者需要掌握主要設(shè)計(jì)參數(shù)之一是結(jié)構(gòu)截面尺寸，原因在于截面尺寸大小會(huì)直接影響到井字梁結(jié)構(gòu)施工的混凝土用量、結(jié)構(gòu)的承載能力以及結(jié)構(gòu)的配筋方式。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑中所使用的井字梁屬于交叉梁系，具有一般受力梁的所有優(yōu)點(diǎn)，但由于其本質(zhì)和一般受力梁不同，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須做好綜合考慮，合理采取措施，充分做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則、受力規(guī)律的了解，掌握一定的結(jié)構(gòu)布置方法，并控制好結(jié)構(gòu)配筋，以此確保井字梁設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2 井字梁平面布置方式分析

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)若采用井字梁技術(shù)，在布置其結(jié)構(gòu)平面時(shí)可采用以下五種方法：正交井字梁布置法、斜交井字梁布置法、三向井字梁布置法、有內(nèi)柱井字梁布置法以及設(shè)有外伸懸挑結(jié)構(gòu)的井字梁布置法。

正交井字梁是指井字梁方向與建筑樓矩形平面的其中兩條邊相平行，梁的長邊與梁的短邊比值不超過1.5；斜交井字梁與正交井字梁剛好相反，梁的長邊與梁的短邊比值往往大于1.5；三向井字梁結(jié)構(gòu)在三角形樓蓋建筑中的應(yīng)用比較多，應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)是空間作用好，剛度大，受力合理；有內(nèi)柱井字梁結(jié)構(gòu)指在是井字梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置內(nèi)柱，特點(diǎn)是主梁布置可采用雙向布置方式，具有一定的布置靈活性；有外伸懸挑結(jié)構(gòu)的井字梁特點(diǎn)是能減少井字梁的彎矩，減小其撓度，使井字梁結(jié)構(gòu)中梁的彎矩分布更加平緩。

3 井字梁樓蓋構(gòu)造

3.1 采用井字梁樓蓋的平面結(jié)構(gòu)跨度不宜大于20m，屋蓋不宜大于24m，且兩向跨度應(yīng)相等或相近，如果井字梁在縱向和橫向跨度大小不同，則一般需控制其長短跨度比不能過大。長跨跨度與短跨跨度之比最好是不大于1.5，如大于1.5小于等于2，則宜在長向跨度中部設(shè)大梁，形成兩個(gè)井字梁體系或采用斜向布置的井宇梁，井字梁可按45。對角線斜向布置。

3.2 采用鋼筋混凝土井字梁方案的屋（樓）蓋平面結(jié)構(gòu)跨度應(yīng)處于一定范圍內(nèi)，跨度過大或過小時(shí)都不宜采用井字梁結(jié)構(gòu)，一般以8～24m為宜，且應(yīng)使長短邊跨度相差盡量小?！銇碚f，當(dāng)梁長跨和短跨跨度之比處于1～1.5之間時(shí)最為理想，為此應(yīng)盡量給予保證。若由于種種原因無法滿足此要求的話，宜在長向跨度中間設(shè)置大梁，將長跨梁分割為2個(gè)短跨梁，從而形成兩個(gè)井字梁體系。如果是設(shè)計(jì)跨度比較大的井字梁那么要注意控制撓度，要想保證撓度達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求可以在設(shè)計(jì)之前進(jìn)行撓度計(jì)算，并在計(jì)算之前先設(shè)計(jì)成連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，從而保證撓度計(jì)算的準(zhǔn)確性。

3.3 井字梁屋（樓）蓋的區(qū)格尺寸應(yīng)盡量根據(jù)計(jì)算圖標(biāo)確定，一般可按1.2～3m來取，該范圍內(nèi)的尺寸一方面能夠較好的滿足建筑和結(jié)構(gòu)的受力要求，另一方面經(jīng)濟(jì)性也較好。

3.4 從承載能力角度考慮，井字梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜過低，從而減少或避免屋（樓）蓋混凝上產(chǎn)生收縮裂縫；井字梁屋（樓）蓋所采用的混凝強(qiáng)度等級(jí)也不宜過高，一般來說可取C20，跨度較大的情況下也可取C30。

4 井字梁設(shè)計(jì)中需要注意的問題

4.1 井字梁的受力規(guī)律。（1）井字梁設(shè)計(jì)時(shí)要先對其結(jié)構(gòu)構(gòu)造有所了解，隨后再分析其受力規(guī)律。根據(jù)以往的工程案例加以分析，井字梁結(jié)構(gòu)的受力規(guī)律主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（2）改變井字梁結(jié)構(gòu)中梁的剛度，可隨之改變井字梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分配關(guān)系。適當(dāng)調(diào)整結(jié)構(gòu)和框架柱之間的截面尺寸，也可在一定程度上改變井字梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分配關(guān)系。（3）減小結(jié)構(gòu)與框架柱之間的梁端尺寸，可在一定程度上減小井字梁結(jié)構(gòu)的端部彎矩。

4.2 井字梁與柱的關(guān)系。（1）實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，井字梁要盡量避開結(jié)構(gòu)柱，方法可采用井字梁間距調(diào)整方式，以此達(dá)到避開結(jié)構(gòu)柱的目的；另外，井字梁設(shè)計(jì)時(shí)尤其要控制好配筋計(jì)算值，以免因配筋計(jì)算錯(cuò)誤而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)受力超限問題。（2）除了要避開柱子以外，井字梁還要和柱子相“抗”，簡單來說便是將部分與柱子相連的井字梁設(shè)計(jì)成大井字梁，然后在大井字梁中間套上小井字梁，實(shí)現(xiàn)大小井字梁的相嵌，然后再將這個(gè)相嵌的井字梁結(jié)構(gòu)與柱子相連接，完成建筑樓面荷載從小井字梁到大井字梁的順利傳遞。

4.3 井字梁的荷載計(jì)算?！毒至航Y(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊》等各類手冊中的荷載值并未包括構(gòu)件自重，故設(shè)計(jì)井字梁結(jié)構(gòu)時(shí)不能忽視梁自重荷載而僅考慮梁上均布恒載和活載，由于井字梁結(jié)構(gòu)屬空間共同受力體系，因此無法簡單地將每條井字梁的自重用均勻線荷載按兩邊支座簡支去計(jì)算內(nèi)力，再與梁的均布荷載所引起的內(nèi)力進(jìn)行疊加。

4.4 井字梁支座處反力。在井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，某些設(shè)計(jì)人員計(jì)算井字梁支座處反力時(shí)往往僅將該梁的大剪力作為井字梁支座處反力，而忽略了周邊板的三角形或梯形荷載。實(shí)踐證明，周邊板的三角形或梯形荷載引起的反力與梁最大剪力相比是不能忽略的，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，特別是采用淺基時(shí)這部分荷載對基礎(chǔ)的影響更大，并在很大程度上影響基礎(chǔ)的安全性。

5 結(jié)語

綜上所述，井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)在大空間建筑中的應(yīng)用十分廣泛，比如商場、倉庫、食堂等。該技術(shù)應(yīng)用到上述三種建筑結(jié)構(gòu)中時(shí)，不僅能擴(kuò)大建筑室內(nèi)空間，還能在一定程度上增加建筑的美觀度，充分滿足大空間施工設(shè)計(jì)要求。在本篇文章中，筆者著重對鋼筋混凝土井字梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù)作了探討，指出設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)井字梁結(jié)構(gòu)時(shí)，務(wù)必要重視井字梁的受力規(guī)律，弄清井字梁的內(nèi)部構(gòu)造，并處理好結(jié)構(gòu)梁和結(jié)構(gòu)柱之間的關(guān)系，以全面確保井字梁設(shè)計(jì)的合理性和安全性。

參考文獻(xiàn)

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