刍议钢筋混凝土井字梁结构设计

摘要：井字梁形式结构能提供大空间、受力合理、装修美观、梁截面小等特点，基于它的诸多优点，井字梁结构在工业与民用建筑中得到了较为广泛的应用。本文主要阐述了钢筋混凝土井字梁的概念，并从设计中的构造、受力规律、配筋等几个方面进行了探讨分析，希望对井字梁设计的实际工作能够发挥借鉴指导作用。

关键词：建筑结构；井字梁设计

1.钢筋混凝土井字梁概述

钢筋混凝土井字梁这一结构形式实际是从钢筋混凝土双向板演化而来的。双向板作为一种受弯构件，显然，在增大其跨度以满足大空间的要求时，势必同时带来厚度的增加。但问题也随着而来：板下部受拉区的混凝土抗拉能力很低，一般在设计时都不予考虑而仅将其作为安全储备，导致了材料的浪费，同时板中所配钢筋的承载能力很大一部分被自重所消耗，很不经济。为了解决这一问题，减轻大跨度双向板的自重，可将板下部受拉区混凝土的一部分挖去，将受拉钢筋布置在双向相交的几条线上，再将这“几条线”适当增高便形成了梁结构，这样钢筋和混凝土能更加合理的工作，其承载能力的利用率也得到提高，相应提高了结构的经济性。双向板经过这样变形，成为了双向井字式的区格梁板，而且两个方向上的梁高度相同，没有主次之分，也即钢筋混凝土井字梁。钢筋混凝土井字梁能形成规则的梁格，顶棚较美观。

2. 钢筋混凝土井字梁结构设计的相关内容

2.1井字梁结构设计时应该遵守的标准

对于周边有柱位的钢筋混凝土井字梁结构，可以利用调整井字梁之间间距的方式来避开对柱位的干扰，对于柱位旁边附近的区格板同样也要进行强化处理；而大小井字梁相嵌的结构形式可以对无法避开柱位的井字梁进行设计。

对于井字梁中梁格间距的设计也是有一定的标准的。其确定方式来源于建筑上对井字梁的要求以及具体的结构平面尺寸的要求。选择的跨度一般情况下不能超过4米，其选择范围通常是1/12――1/6，在此设计标准上还要考虑建筑的经济指标要求以及钢筋混凝土的刚度要求等。

此外，井字梁的设计还要满足建筑的抗震受力、抗弯受力、抗剪受力及抗扭受力等。如果井字梁的梁截面尺寸不能满足要求，但是梁高却不变的情况下，可采用适当加大梁宽的方式来使设计满足要求。

而对于钢筋混凝土的井字梁最大扭矩位置的设计标准，通常都是四角处梁端的扭矩较大，跨度的 1/4～1/5是其扭矩的范围。所以，在实际的钢筋混凝土井字梁设计中，要保证这些方面的设计都满足设计要求。

2.2钢筋混凝土井字梁截面尺寸的设计

对于不同方向的井字梁，其高度值应该是一样的。当建筑物的顶盖承受压力在6～10KN/m2范围内时，其井字梁高度的取值范围是两个不同方向井字梁跨度中值较小的那一个中的1/15――1/20。而当建筑物的顶盖承受力大于10KN/m2，其井字梁高度的取值范围是两个不同方向井字梁跨度中值较小的那一个中的1/12――1/15。

对于钢筋混凝土井字梁截面尺寸的设计是和普通梁截面宽度的设计方法一样的。此外，井字梁结构具有跨度小、承受的剪力小等特点，因此在对井字梁截面宽度设计时可以适当的减小。井字梁井格的大小关系着梁截面的宽度设计，如果井字梁越小，那么其截面宽度就可以取较小的值，反之亦然。

2.3井字梁结构布置中应该遵守的设计标准

井字梁的布置能够体现体现钢筋混凝土井字梁建筑物楼盖体系在两个不同方向上的传力关系，及其周边结构的受力大小。在进行钢筋混凝土井字梁布置时应该优先采用偶数、双向相同的井字布置结构方式。

梁格的布置形式主要有正放井字梁和斜放井字梁两种布置方式。但是在建筑物钢筋混凝土的井字梁梁格设计时多采用的是正放井字梁方式，这是因为该种方式不仅可以达到安全的目的，还能达到美观的效果。

在网格梁的设计中，其方向与建筑物楼顶平面的两边应该是平行的。对于长跨跨度和短跨跨度的设计，其之间的比值应该小于1.5，并且，如果两者的长、短边尺寸越接近就越好；对于不能控制长跨跨度和短跨跨度的比值在1.5之内的情况，应该斜向布置井式梁，这样能够有效的保证各项梁承受荷载的效率。

2.4井字梁的配筋

井字梁的配筋和普通梁的配筋并无本质上的区别，两者的区别仅在一些细节上面，设计中可在以下几个方面加以注意，其一两方向梁的交点处短跨梁的纵向受拉钢筋应布置在长跨梁纵向的下方，并保证节点处箍筋的配置，这一点与双向板的规定是相同的；其二两个方向梁在布筋时需注意纵向受拉钢筋在梁节点处应当延伸至各井字梁的端支座处而不能断开，这是由于两个方向梁节点并不能作为一般支座而只能视为弹性支座；其三由于井字梁不分主次梁，故梁节点处不必设置附加横向钢筋，但需各自布置适量构造负筋，用来承担特殊荷载产生的负弯矩。

3.钢筋混凝土井字梁结构设计中应注意的几个问题

3.1 井字梁的受力规律中常见的问题分析

对于井字梁结构的受力规律分析，可以总结为以下几点：改变井字梁边梁的刚度，能够调整顶盖两方向连接在框架柱上和支撑在边梁上的钢筋混凝土井字梁的内力分配之间的关系；调整井字梁梁截面尺寸的尺寸大小，能够把建筑物中各井字梁之间的内力分配关系进行改变；而利用减小与框架柱相连的井字梁端部尺寸的措施，能够把井字梁的端部弯矩和框架柱的柱端弯矩有效的降低。这些都是在不断的实践和经验中总结出来的受力规律。

3.2钢筋混凝土结构设计中井字梁与柱的关系分析

在钢筋混凝土井字梁的结构设计中井字梁与柱子通常采取“避”和“抗”两种方式。前一种方式是为了调整井字梁的间距，进而避开对柱位的干扰；可以避免在对二者接触处的支座配筋计算时出现超限的现象；能够减少梁柱节点在荷载作用下受到破坏的情况。后一种方式的目的是能够把与柱子相连的钢筋混凝土井字梁结构设计成大井字梁的方式，而把其余的小井字梁嵌套在其中，进而形成大小井字梁相嵌的结构设计形式，减小楼面的单一井字梁负荷压力。

3.3钢筋混凝土井字梁支座处的反力分析设计

在钢筋混凝土的井字梁结构设计中，有些井字梁的设计人员在对井字梁支座处的反力进行计算时往往会忽略其周边板的三角形或梯形荷载。众多的建筑物钢筋混凝土井字梁结构设计实践表明，其周边板的三角形或梯形荷载引起的反力与梁最大剪力相比是不能忽略的。这是因为该结构设计在很大程度上是影响建筑物基础的安全性的情况之一。

3.4 钢筋混凝土井字梁支点附加筋和支座负筋的设计分析中应该注意的事项

当钢筋混凝土的井字梁结构设计以及受力分析都满足设计标准时，那么在井字梁交叉点处是没有必要设置吊筋来承担井字梁之间所传递的集中荷载的，但是在井字梁交叉处外梁侧设置箍筋是必不可少的。这项内容在许多的建筑设计中都得到了证实。

而如果在钢筋混凝土的井字梁支座是简支并且承受均布荷载的情况时，那么井字梁是不需要专门来设置受力负筋的，而是只需要在一定的要求下在两个不同方向的梁底配置上受拉钢筋，上部配置架立筋就可以。

结语：总之，由于钢筋混凝土井字梁结构在使用上能给建筑物提供较大空间，因此这种结构形式在工程设计中日益常见。结构设计人员应该根据工程的实际情况，例如荷载条件、经济指标、配筋参数等因素进行综合考虑，并充分注意到井字梁的力学特点，确保设计的合理性和安全性。

参考文献：

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