論文導(dǎo)讀：鋼筋混凝土井字梁是由鋼筋混凝土雙向板演變而來的一種結(jié)構(gòu)形式，雙向板為受彎構(gòu)件，當(dāng)其跨度增大時板厚應(yīng)也隨之增大，但板下部受拉區(qū)混凝土一般均不考慮其抗拉能力，拉應(yīng)力由板下部鋼筋承擔(dān)。余下的剪力，采用增加彎起鴨筋來解決，對鴨筋的構(gòu)造要求，由端部支座內(nèi)邊到第一排鋼筋彎起點的距離不應(yīng)小于50mm。
關(guān)鍵詞：梁，適用條件，結(jié)構(gòu)布置，計算與配筋，構(gòu)造要求
0 引言
鋼筋混凝土井字梁是由鋼筋混凝土雙向板演變而來的一種結(jié)構(gòu)形式，雙向板為受彎構(gòu)件，當(dāng)其跨度增大時板厚應(yīng)也隨之增大，但板下部受拉區(qū)混凝土一般均不考慮其抗拉能力，拉應(yīng)力由板下部鋼筋承擔(dān)。因此，我們可設(shè)想當(dāng)雙向板跨度較大時，為了減輕板的自重，可將板下受拉區(qū)混凝土挖除一部分，讓受拉鋼筋適當(dāng)集中在雙向相交的幾條線上，并適當(dāng)將它們增高而形成梁，使鋼筋與混凝土更經(jīng)濟合理地共同工作，這樣就使雙向板變?yōu)閮蓚�方向形成井字式的區(qū)格梁板，這兩個方向的梁通常為高度相等和不分主次，此即為鋼筋混凝土井字梁。
1 井字梁的適用條件
采用井字梁樓（屋）蓋的平面結(jié)構(gòu)跨度宜為8~24m，且兩向跨度應(yīng)相等或相近，井字梁樓蓋兩個方向的跨度如果不等，則一般需控制其長短跨度比不能過大。長跨跨度L1與短跨跨度L2之比L1/L2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，形成兩個井字梁體系或采用斜向布置的井字梁，井字梁可按45°對角線斜向布置。
2 井字梁的結(jié)構(gòu)布置
2.1布置原則
井字梁梁系布置很關(guān)鍵，它不僅體現(xiàn)井字梁樓蓋體系在兩個方向的傳力關(guān)系，也影響周邊結(jié)構(gòu)的受力大小。通常梁系布置時應(yīng)遵從以下布置原則：①優(yōu)先采用偶數(shù)布置。周邊環(huán)梁受力大小與井字梁的布置關(guān)系密切，當(dāng)井字梁采用偶數(shù)布置時，周邊支撐環(huán)梁受力較合理。②優(yōu)先采用雙向相同的井字布置。雙向相同的井字布置是指兩方向的梁格間距布置相同和兩方向井字梁線剛度相同。論文發(fā)表。井字樓蓋的荷載能較均勻分配于四周，使周邊支撐體系受力均勻，井字結(jié)構(gòu)受力也較合理。
2.2 布置方式
井式梁板結(jié)構(gòu)的布置方式一般有以下幾種：①正式網(wǎng)格梁 網(wǎng)格梁的方向與屋蓋或樓板矩形平面兩邊相平行。正向網(wǎng)格梁宜用于長邊與短邊之比不大于1.5的平面，且長邊與短邊尺寸越接近越好。②斜向網(wǎng)格梁 當(dāng)屋蓋或樓蓋矩形平面長邊與短邊之比大于1.5時，為提高各項梁承受荷載的效率，應(yīng)將井式梁斜向布置。該布置的結(jié)構(gòu)平面中部雙向梁均為等長度等效率，于矩形平面的長度無關(guān)。當(dāng)斜向網(wǎng)格梁用于長邊與短邊尺寸較接近的情況，平面四角的梁短而剛度大，對長梁起到彈性支承的作用，有利于長邊受力。為構(gòu)造及計算方便，斜向梁的布置應(yīng)與矩形平面的縱橫軸對稱，兩向梁的交角可以是正交也可以是斜交。論文發(fā)表。此外斜向矩形網(wǎng)格對不規(guī)則平面也有較大的適應(yīng)性。③三向網(wǎng)格梁 當(dāng)樓蓋或屋蓋的平面為三角形或六邊形時，可采用三向網(wǎng)格梁。這種布置方式具有空間作用好、剛度大、受力合理、可減小結(jié)構(gòu)高度等優(yōu)點。論文發(fā)表。④設(shè)內(nèi)柱的網(wǎng)格梁 當(dāng)樓蓋或屋蓋采用設(shè)內(nèi)柱的井式梁時，一般情況沿柱網(wǎng)雙向布置主梁，再在主梁網(wǎng)格內(nèi)布置次梁，主次梁高度可以相等也可以不等。⑤有外伸懸挑的網(wǎng)格梁 單跨簡支或多跨連續(xù)的井式梁板有時可采用有外伸懸挑的網(wǎng)格梁。這種布置方式可減少網(wǎng)格梁的跨中彎矩和撓度。
2.3截面尺寸的確定
井字梁截面高度的取值以剛度控制為主，除考慮樓蓋的短向跨度和計算荷載大小外，還應(yīng)考慮其周邊支承梁抗扭剛度的影響。兩個方向井字梁的高度h應(yīng)相等，當(dāng)樓面均布荷載q=6~10kN/m2時，可取井字梁高度h=L/15~L/20（L為短向跨度），若q>10kN/m2，則可適當(dāng)增大h值。對于邊梁截面高度的選取，應(yīng)按單跨梁的規(guī)定執(zhí)行，一般可取ｈ=L/8～L/12(L為邊梁跨度)。
梁截面寬度取值與普通梁相同，但因井字梁間距不大，故其剪力一般不會太大，這就為減小梁截面寬度創(chuàng)造了條件。井字梁井格越小，則梁的側(cè)向約束作用就越大，相應(yīng)的井字梁截面寬度就可較�。环粗裨酱�，則梁的側(cè)向約束作用就越小，井字梁的截面寬度就應(yīng)適當(dāng)增大。通常梁寬取梁高的1/3（h較小時）~1/4（h較大時），但梁寬不宜小于120mm。
梁柱截面及區(qū)格尺寸確定后可進(jìn)行計算，根據(jù)計算情況，對截面再作適當(dāng)調(diào)整。
2.4 井字梁樓蓋的區(qū)格劃分
由于井字梁樓蓋的受力及變形性質(zhì)與雙向板相似，井字梁本身有受扭成分，故宜將梁距控制在3m以內(nèi)（一般取值在1.2m～3ｍ較為經(jīng)濟）。兩個方向井字梁的間距可以相等，也可以不相等。如果不相等，則要求兩個方向的梁間距之比a/b=1.0～2.0 。實際設(shè)計中應(yīng)盡量使a/b在1.0～1.5之間為宜，最好按井字梁計算圖表中的比值來確定，區(qū)格劃分應(yīng)綜合考慮建筑和結(jié)構(gòu)受力的要求,。
3 井字梁的計算與配筋
3.1 井字梁的荷載計算
《井字梁結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》等各類手冊中的荷載值并未包括構(gòu)件自重，故設(shè)計井字梁結(jié)構(gòu)時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算內(nèi)力，再與梁上均布荷載所引起的內(nèi)力進(jìn)行疊加。
3.2 井字梁的內(nèi)力計算
井字梁樓蓋應(yīng)根據(jù)梁間距大小而采用不同方法進(jìn)行計算，當(dāng)梁間距≤1.25m時，可近似地按雙向板計算，將梁混凝土折算成板的厚度；而當(dāng)梁間距>1.25m時，則應(yīng)按井字梁計算。井字梁的計算較為復(fù)雜，一般作如下假定：（1）不考慮剪力和扭矩的作用；（2）兩個方向的梁剛度相等。在實際工程設(shè)計中，利用各種結(jié)構(gòu)設(shè)計計算手冊查用相關(guān)計算圖表，即可求出井字梁的最大彎矩、剪力和撓度。但要了解與SATWE計算軟件的不同之處，如當(dāng)井字梁端部簡支在框架主梁上時，SATWE軟件的計算結(jié)果與查靜力計算手冊的結(jié)果相差很大，這主要是SATWE軟件考慮了主框架梁的豎向位移所致。當(dāng)井字梁端部簡支剪力墻上時，二者之間的計算結(jié)果相差很小。這主要是因為混凝土剪力墻的豎向剛度很大，豎向位移很小所致。井字梁內(nèi)力受其端部支座豎向剛度的影響很大，當(dāng)采用查靜力計算手冊法時，應(yīng)考慮該工程是否符合其計算假定。
3.3 井字梁計算簡圖的選取及其他計算要求
井字梁樓蓋四周可以是墻體支承，也可以是主梁支承。當(dāng)井字梁樓蓋四周為砌體支承時，墻體支承的情況是符合計算圖表的假定條件：井字梁四邊均為簡支。當(dāng)只有主梁支承時，主梁應(yīng)有一定的剛度，以保證其絕對不變形，當(dāng)支承主梁剛度與井字梁剛度相差不是很大時，井字梁四邊應(yīng)按簡支考慮，當(dāng)支承主梁的剛度足夠大時,并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施可采用剛接節(jié)點, 但支承主梁需進(jìn)行抗扭強度和剛度計算。井字梁支座無論鉸接還是剛接，支承主梁的截面高度都應(yīng)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%。
另外，某些設(shè)計人員計算井字梁支座處反力時往往僅將該梁最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)計中特別是采用淺基時這部分荷載對基礎(chǔ)的影響更大，并在很大程度上影響基礎(chǔ)的安全性。再有，在井字梁交叉點處沒有必要設(shè)置吊筋來承擔(dān)井字梁之間所傳遞的集中荷載，但應(yīng)保證在井字梁交叉處外梁側(cè)設(shè)置箍筋。
3.4 井字梁的配筋
井字梁的配筋要求與普通受力梁基本相同，但在設(shè)計中必須注意以下幾點：（1）在兩個方向梁交點的格點處，短跨方向梁下縱向受拉鋼筋應(yīng)放在長跨方向梁下縱向受拉鋼筋的下面，與雙向板的配筋方向相同；（2）兩個方向梁交點的格點應(yīng)看作梁的彈性支座而非一般支座，故布筋時梁下縱向受拉鋼筋不能在格點處斷開，而應(yīng)直通至井字梁各處自端支座。當(dāng)鋼筋長度不足時，必須采用焊接，焊接長度和質(zhì)量必須符合有關(guān)規(guī)范要求。當(dāng)箍筋不能滿足端部剪力的前提下，把端部最大剪力值減去箍筋承擔(dān)的剪力。余下的剪力，采用增加彎起鴨筋來解決，對鴨筋的構(gòu)造要求，由端部支座內(nèi)邊到第一排鋼筋彎起點的距離不應(yīng)小于50mm；（3）梁格點處不必設(shè)附加橫向鋼筋，但在格點處兩個方向的梁上則應(yīng)配適量的構(gòu)造負(fù)筋，一般不宜少于2Ф12，以防在荷載不均勻分布時可能產(chǎn)生的負(fù)彎矩，這種負(fù)筋一般相當(dāng)于其下部縱向受拉鋼筋的1/3。
4 井字梁的構(gòu)造要求
井字梁的構(gòu)造要求和一般梁的構(gòu)造要求基本上相同。但在設(shè)計中必須注意以下幾點：①井字梁樓蓋混凝土強度等級應(yīng)大于C20，為了避免和減小樓蓋混凝土產(chǎn)生收縮裂縫，混凝土強度等級也不宜過高，當(dāng)跨度較大時一般宜采用C30。
�、诰至汉椭С羞吜旱南嘟还�(jié)點宜采用鉸接節(jié)點，邊梁剛度應(yīng)足夠大，并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施；若采用剛接節(jié)點，則邊梁需要進(jìn)行抗扭強度和剛度計算。③與柱連接的井字梁或支承邊梁按框架梁考慮，必須滿足抗震受力(抗彎、抗剪及抗扭)要求和有關(guān)構(gòu)造要求，若梁截面尺寸不足，則梁高不變，適當(dāng)增大梁寬。④井字梁采用彈性方法計算，撓度值不宜過大，沒計時撓度一般應(yīng)控制在f≤1/250，要求較高時f≤1/400。若樓蓋跨度較大，在施工時可按施工規(guī)范要求預(yù)先起拱，以減小其撓度。⑤井字梁現(xiàn)澆樓板按雙向板計算，不考慮井字梁的變形，即假定雙向板支承在不動支座上 ，雙向板的最小板厚為80mm，且應(yīng)大于等于板較小邊長的1/40。⑥井字梁的支撐邊梁內(nèi)應(yīng)按計算配置附加的抗扭縱筋和箍筋,以滿足邊梁的延性和裂縫寬度限制要求。⑦在節(jié)點兩邊,支撐邊梁要增設(shè)附加吊筋或吊箍,將交叉梁的全部支座反力傳到邊梁的受壓區(qū);在樓面梁端部(一倍梁高的范圍) 需加密箍筋,且不少于Φ8@100。⑧井字梁最大扭矩的位置,一般情況下四角處梁端扭矩較大,其范圍約為跨度的1/4～1 /5。建議在此范圍內(nèi)適當(dāng)加強抗扭措施。
5 結(jié)束語
由于鋼筋混凝土井字梁能給建筑提供較大空間，其受力和布置方式的合理性使其在工業(yè)與民用建筑中被廣泛應(yīng)用，因此井字梁的合理設(shè)計有很大的工程意義。設(shè)計人員應(yīng)該充分注意到井字梁的受力特點，確保設(shè)計的合理性和安全性�！ �
參考文獻(xiàn)：
［1］混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.GB50010-2002.
［2］井字梁結(jié)構(gòu)靜力計算手冊［M］北京：中國建筑工業(yè)出版社，1989.
［3］簡明鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊.第2版.機械工業(yè)出版社
