結合工程實例淺談井字梁結構設計的體會

【摘要】結合工程實例，介紹井字梁結構這一常見結構形式的受力特點，應用范圍，并從結構效率和經濟效益等方面，闡述井字梁結構布置的合理化方法。

【關鍵詞】井字梁結構體系；工程實例

1. 引言

井字梁結構體系因其雙向受力的特點且具有良好的建筑布置效果，長久以來，在工程中被廣泛應用，多見于開間較大的民用建筑樓（屋）蓋中，例如，教室、會議室、門廳等。本文以幾個工程實例，對井字梁這一結構體系的構造特點、合理設計等方面進行闡述。

2. 井字梁結構的構造特點

2.1井字梁結構的受力機理類似于雙向板結構，具有雙向受力的特點，相對于主次梁結構，可以有效的降低梁高度和增大建筑凈空。

2.2井字梁樓蓋兩個方向的跨度宜盡量相等，一般需控制長跨跨度與短跨跨度之比不大于1.5，如大于1.5小于等于2，宜采用斜放井字梁布置或于長向跨度中部設大梁，形成多個或大小井字梁相嵌的結構形式。

2.3井字梁梁格間距一般取1.5 ～3m較為經濟，不宜超過4m。

2.4井字梁高度各方向宜相同，宜取跨度的1/20左右。梁寬宜取梁高的1/3～1/4，但一般不宜小于120mm。

2.5井字梁的撓度一般要求不大于1/250，跨度較大時，可在施工時預先起拱。

2.6井字梁的鋼筋設置特點：

2.6.1在兩個方向梁交點的格點處，短跨度方向梁下面的縱向受拉鋼筋應放在長跨度方向梁下面的縱向受拉鋼 筋的下面。

2.6.2不同于主次梁結構，在兩個方向梁交點處不可視為支座，梁只有在兩端支承處的兩個支座。因此，兩個方向的梁在布筋時，梁下面的縱向受拉鋼筋不能在格點處斷開，而應直通兩端支座。鋼筋不夠長時，必須采用焊接或機械連接。

3. 井字梁結構的布置方法

常用的梁格布置形式有：正放井字梁、斜放井字梁、三向井字梁等，見圖1。

4. 工程實例

4.1工程1。

某大學實驗綜合樓為9層框架結構，樓層恒載6.0Kn/m2，活載3.0Kn/m2。首層層高5m，其他各層層高3.9m。從2層起，每層設置2個較大的課室，軸線尺寸約為12.04mx14m。矩型平面長短邊之比約為1.16。原方案采用常規主次梁結構布置，于房間中部設置框架大梁（圖中所示KL1），梁截面取350x900，其余梁截面取250x700，板厚取120mm。計算發現KL1的梁配筋和撓度都偏大，且由于KL1梁高較大，降低了課室的凈空高度。現方案采用正放井字梁結構布置，梁截面統一取250x750（與框架柱相連的梁寬取300），梁間距約為3m～3.5m，板厚取100mm。

兩個方案相比較，現方案可以充分利用井字梁結構雙向受力的特點，有效降低梁截面高度，增加建筑的凈空高度，更加美觀，而且梁的配筋和撓度都更趨于合理，造價更有優勢。

圖2工程1兩種方案的平面布置示意圖

圖3工程2兩種方案的平面布置示意圖

4.2工程2。

（1）某醫院綜合樓為7層框架結構，頂層抽柱形成會議室，樓層恒載6.0Kn/m2，活載3.5Kn/m2。軸線范圍17.50mx22.80m， 矩型平面長短邊之比約為1.3。本層層高5.0m，建筑要求梁高不大于1.0m。原方案采用常規正放井字梁結構，梁截面統一取300x1000，樓面井字梁格間距為3.8mx3.5m，樓板厚度取120mm。經計算，發現井字梁呈主次梁關系，梁配筋和撓度都很大，在短方向與框架柱連接的梁出現超筋，撓度超限情況，不符合井字梁結構受力均勻和充分發揮材料受力性能的原則。經分析后，改用斜交井字梁結構布置，梁截面統一取300X1000，樓板厚度取120mm。

（2）與原方案相比，斜交井字梁兩個方向的受力均勻，沒有明顯的主次梁關系，提高了結構效率，梁的配筋率合理，撓度和裂縫都能滿足規范要求。因本層位于天面層，為避免邊柱節點鋼筋過多，不易錨固等問題，井字梁與柱子采取“避”的方式，調整井字梁間距以避開柱位；避免在井字梁與柱子相連處井字梁的支座配筋計算結果容易出現的超限情況；減少梁柱節點在荷載作用下，由于兩者剛度相差懸殊而成為受力薄弱點以致首先破壞，由于井字梁避開了柱位，靠近柱位的區格板需另作加強處理。井字梁避開柱位，同時應加強邊梁的抗扭剛度。另外需要注意的是，正放井字梁兩個方向的梁非主次梁關系，交點處可不設附加箍筋；斜放井字梁則不同，其平面四角的梁短且剛度大，對長跨梁起到彈性支承作用，故所有斜交井字梁交點處均應雙向設附加箍筋。

5. 結論

通過結合以上兩個工程實例的分析對比，可見：井字梁的布置合理性，對造價高低影響至關重要，合理的布置，可以優化傳力模式，降低梁高，減少配筋率，節約造價，而且對建筑效果也能起到良好的作用。

（1）從工程1可以看出：當建筑布置中需要較大的開間布置時，合理的設置井字梁結構，相對主次梁結構，可以取得明顯的經濟性和結構效率，并能達到建筑要求的良好效果。

（2）從工程2可以看出：當樓（屋）蓋矩形平面長邊與短邊之比接近或大于1.5時，采用斜放井字梁的布置形式能比正放井字梁布置有明顯的造價優勢和結構效率。而且，對不規則的平面布置，斜放井字梁也有更大的適應性。

（3）井字梁結構的節點處理不同于一般梁，且不同形式的井字梁結構的節點處理也有不同，應結合實際情況，認真分析處理。

參考文獻

[1]建筑結構靜力計算手冊.編寫組.建筑結構靜力計算手冊（第二版）.中國建筑工業出版社.1998.9.

[2]夏炎，魏大平.斜放井字梁特性和工程應用[J].建筑結構，2010.4.

[文章編號]1619-2737（2013）12-23-715