井字梁结构设计中技术探讨

井字梁结构设计中技术探讨

尤素甫江·苏来曼

重庆何方城市规划设计有限公司新疆分公司 新疆乌鲁木齐市  830000

[摘要] 本文主要讨论了井字梁的应用。钢筋混凝土井字梁是一种相互交叉、呈现出井字形的梁结构，在进行设计的时候应当遵循其一般原则，同时注意对梁截面尺寸等级计算，并根据实际情况进行井字梁的布置，从而提高井字梁结构设计的合理性。

[关键词] 井字梁、结构设计、结构应用

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。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)。使用钢筋混凝土井字梁结构，能够减少钢材的浪费，降低成本，提高工程的效益。下面对钢筋混凝土井字梁的设计要点进行具体的分析：

一、钢筋混凝土井字梁的特征

1、使用井字梁能够扩大建筑空间的范围，使得建筑结构设计方案成本降低，工程效益能够提升。

2、能形成规则的梁格，顶棚较美观。常用的梁格布置形式有：正交正放、正交斜放、斜交斜放等。

3、比一般梁板结构具有较大跨高比，较适用于受层高限制且要求大跨度的建筑。

二、钢筋混凝土井字梁的设计遵循的原则

1、在井字梁设计的时候，遇到有柱子的情况，支座处配筋的结果可能会超过一定的限制，因此需要采用调整井字梁之间的距离对于柱位进行避开，梁柱相交的位置在结构设计中属于薄弱的环节，这是因为梁与柱子两者之间的刚度差距非常明显，设计梁的时候进行避让是为了减少梁柱节点在荷载作用下的破坏，同时还需要对于靠近柱位的区格板进行加固的处理。

2、通常情况下，井字梁两个纵横方向上的梁跨度应该是相等的，如果是不相等的情况，还应当保证纵横两方向的长度的跨度保持在合理的范围内，两者之间的比不能太大，需要控制在1.5的范围职能，如果纵横两方向的跨度比在1.5～2之间，就应当形成两个井字梁结构，或者是按照对角线为45°的位置使用斜向布置的方法来设计井字梁，从而保证井字梁最终的稳定性。

3、为保证建筑的结构具有较为合理的抗弯承载能力与抗剪能力、抗扭能力，这是需要对于井字梁的界面尺寸进行合理的计算保证能够符合工程标准，在当井字梁截面的尺寸不够的时候，在不改变梁高的条件下可以适当的提高井字梁的宽度。在计算扭矩的时候可以选择最大的值，这样能够保证井字梁四角处的扭矩同样是最大的，两端的扭矩应当控制在梁跨度的1/4～1/5范围之内，还可以采取其他的抗扭措施来不断的提升井字梁结构的抗扭能力。

4、梁格间距的确定一般是根据建筑上的要求和具体的结构平面尺寸确定，通常取跨度的1/12～1/6，且一般不宜超过4m，同时还应综合考虑刚度和经济指标要求。

5、支承井字梁楼盖四周的可以是墙体，也可以是主梁。墙体支承的情况是符合计算图表的假定条件的（井字梁四边均为简支）。主梁支承时，主梁应有一定的刚度，以保证其绝对不变形。

三、钢筋混凝土井字梁截面尺寸的计算

1、由于井字梁结构纵横方向梁能起到侧面相互约束作用，使得梁截面宽度较小时，也不会发生侧向失稳破坏。因此井字梁截面宽度尺寸可比普通梁截面宽度小一些。通常井字梁宽度b取1/3（h较小时）1/4（h较大时），但梁宽不宜小于120mm。井字梁的横向梁与纵向梁可以相互制约，所以与普通的梁结构相比，井字梁的梁截面较小，侧向是稳定的。但是，井字梁的配筋较多，为了保障梁中受力钢筋的间距构造要求，梁截面最小也不能低于200mm。

2、 两个方向的井字梁的高度h应相等，一般常用的井字梁截面高度为跨度的1/20～1/15，当结构在两个方向的跨度不一样时，取短跨跨度。而在横截面宽度的设计上，为了防止侧向变形，可以将截面宽度设计成大于普通梁的宽度。

3、井字梁的挠度f一般要求f≤1/250，要求较高时f≤1/400。

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，并最好大于井字梁高度的 20%～30%。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/8～L/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。

四、井字梁结构的布置

1、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：①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。②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。

2、井式梁板结构的布置方式一般有以下几种，下面分别予以说明：①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。

②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。③三向网格梁，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。④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。⑤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。

五、井字梁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，这与双向板的配筋方向相同。

2、在两个方向梁交点的格点处不能看成是梁的一般支座，而是梁的弹性支座，梁只有在两端支承处的两个支座。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、由于两个方向的梁并非主、次梁结构，所以两个方向的梁在格点处不必设附加横向钢筋。但是在格点处，两个方向的梁在其上部应配置适量的构造负钢筋，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，这种负钢筋一般相当于其下部纵向受拉钢主筋截面积的1/4～1/5。

六、SATWE计算软件与查静力计算手册两种计算方法的应用

1、两种计算方法在计算井字梁结构时，井字梁中间交叉点的内力计算均按照空间交叉梁系方式进行分配。

2、两种计算方法最大不同在于井字梁端部支座竖向刚度对井字梁结构的影响。采用查静力计算手册方法时，无论井字梁与其端部支座是固接还是铰接，均不考虑其竖向刚度的影响，即认为井字梁端部支座处没有竖向位移。

3、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。

结束语

本文就六个方面对井字梁结构设计过程中经常遇到的问题进行了阐述。由于井字梁结构能给建筑提供更大的空间，所以在设计中经常遇到，设计人员应该充分注意到井字梁的受力特点，确保设计的合理性和安全性。

参考文献 ：

[1]混凝土结构设计规范GB 50010-2010(2015年版) 

[2]建筑结构静力计算实用手册(第三版）中国建筑工业出版社

[3]简明钢筋混凝土结构构造手册（第五版）机械工业出版社

[4]凝土结构设计原理(第七版)中国建筑工业出版社

[5]张同伟．PKPM结构软件应用与设计实例(2022年)机械工业出版社