鋼筋混凝土井字梁設(shè)計(jì)中的常見問題

侯曉寧， 朱寶貴， 魏振華， 杜會(huì)柱

1 河南省建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002） 2 中材建設(shè)集團(tuán)有限公司（100176）

鋼筋混凝土井字梁是從鋼筋混凝土雙向板演變而來的一種結(jié)構(gòu)形式。雙向板是受彎構(gòu)件，當(dāng)其跨度增加時(shí)，相應(yīng)板厚也隨之加大。但板下部受拉區(qū)的混凝土一般都不考慮它起作用，受拉主要靠下部鋼筋承擔(dān)。因此，在雙向板的跨度較大時(shí)，為了減輕板的自重，我們可以把板的下部受拉區(qū)的混凝土挖掉一部分，讓受拉鋼筋適當(dāng)集中在幾條線上，使鋼筋與混凝土更加經(jīng)濟(jì)、合理地共同工作。這樣雙向板就變成為在兩個(gè)方向形成井字式的區(qū)格梁,這兩個(gè)方向的梁通常是等高的，不分主次梁，一般稱這種雙向梁為井字梁(或網(wǎng)格梁)。井字梁設(shè)計(jì)是工程設(shè)計(jì)人員經(jīng)常遇到且必須掌握的內(nèi)容。

1 井字梁的構(gòu)造

1）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)。

2）井字梁一般可按簡(jiǎn)支端計(jì)算。

3）支承井字梁樓蓋四周可以是墻體支承，也可以是主梁支承。墻體支承的情況是符合計(jì)算圖表的假定條件:井字梁四邊均為簡(jiǎn)支。當(dāng)只有主梁支承時(shí),主梁應(yīng)有一定的剛度，以保證其絕對(duì)不變形。

4）井字梁樓蓋兩個(gè)方向的跨度如果不等，則一般需控制其長(zhǎng)短跨度比不能過大。長(zhǎng)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，宜在長(zhǎng)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字梁，井字梁可按45°對(duì)角線斜向布置。

5）兩個(gè)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(gè)方向的梁間距之比a/b＝1.0～2.0。實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量使a/b在1.0～1.5之間為宜,最好按井字梁計(jì)算圖表中的比值來確定，應(yīng)綜合考慮建筑和結(jié)構(gòu)受力的要求，一般取值在1.2～3m較為經(jīng)濟(jì)，但不宜超過3.5m。

6）兩個(gè)方向井字梁的高度h應(yīng)相等，可根據(jù)樓蓋荷載的大小,取h＝短跨跨度1/20,但最小h不得小于短跨跨度1/30。井字梁截面高度的取值以剛度控制為主，除了考慮樓蓋的短向跨度和計(jì)算荷載大小外,還應(yīng)考慮其周邊支撐梁抗扭剛度的影響。

7）梁寬取梁高 1/3（h 較小時(shí)）或 1/4（h 較大時(shí)），且梁寬不宜小于120mm。

8）井字梁的撓度f一般要求f≤1/250，要求較高時(shí)f≤1/400。當(dāng)樓蓋跨度較大時(shí)，施工時(shí)可預(yù)先起拱，以減小其撓度。

9）井字梁樓蓋的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20，為了避免和減小樓蓋混凝土的收縮裂縫,混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不宜太高，跨度較大時(shí)一般宜采用C30。

10）井字梁和邊梁的節(jié)點(diǎn)宜采用鉸接節(jié)點(diǎn)，但邊梁的抗彎和抗扭剛度仍要足夠大，并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施，以保證樓蓋的整體空間剛度。若采用剛接節(jié)點(diǎn),邊梁需進(jìn)行抗扭強(qiáng)度和剛度計(jì)算。邊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%。

11）與柱連接的井字梁或邊梁按框架梁考慮，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。梁截面尺寸不夠時(shí)，梁高不變，可適當(dāng)加大梁寬。

12）對(duì)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)。梁柱截面及區(qū)格尺寸確定后可進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算情況，對(duì)截面再作適當(dāng)調(diào)整。

13）在邊梁內(nèi)應(yīng)按計(jì)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。

14）在節(jié)點(diǎn)（井字梁和邊梁相交處）兩邊,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。

15）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(qiáng)抗扭措施。

16）井字梁的樓板，井字梁現(xiàn)澆樓板按雙向板計(jì)算，不考慮井字梁的變形，即假定雙向板支撐在不動(dòng)支座上。雙向板的最小板厚為80mm,且應(yīng)大于或等于板較小邊長(zhǎng)的1/40。

2 井字梁與柱的關(guān)系

1）井字梁與柱子采取“避”的方式，調(diào)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(jì)算結(jié)果容易出現(xiàn)的超限情況；減少梁柱節(jié)點(diǎn)在荷載作用下，由于兩者剛度相差懸殊而成為受力薄弱點(diǎn)以致首先破壞，由于井字梁避開了柱位，靠近柱位的區(qū)格板需另作加強(qiáng)處理。

2）井字梁與柱子采取“抗”的方法，把與柱子相連的井字梁設(shè)計(jì)成大井字梁，其余小井字梁套在其中，形成大小井字梁相嵌的結(jié)構(gòu)形式,使樓面荷載從小井字梁傳遞至大井字梁，再到柱子。

3 井字梁的配筋

井字梁的配筋和一般梁的配筋基本上要求相同。但在設(shè)計(jì)中必須注意以下幾點(diǎn):

1）在兩個(gè)方向梁交點(diǎn)的格點(diǎn)處，短跨度方向梁下面的縱向受拉鋼筋應(yīng)放在長(zhǎng)跨度方向梁下面的縱向受拉鋼筋的下面，這與雙向板的配筋方向相同。

2）在兩個(gè)方向梁交點(diǎn)的格點(diǎn)處不能看成是梁的一般支座，而是梁的彈性支座，梁只有在兩端支承處的兩個(gè)支座。因此，兩個(gè)方向的梁在布筋時(shí)，梁下面的縱向受拉鋼筋不能在格點(diǎn)處斷開，而應(yīng)直通兩端支座。鋼筋不夠長(zhǎng)時(shí)，必須采用焊接，其焊接質(zhì)量必須符合有關(guān)規(guī)范要求。

3）由于兩個(gè)方向的梁并非主、次梁結(jié)構(gòu)，所以兩個(gè)方向的梁在格點(diǎn)處不必設(shè)附加橫向鋼筋。但是在格點(diǎn)處，兩個(gè)方向的梁在其上部應(yīng)配置適量的構(gòu)造負(fù)鋼筋,不宜少于兩根Ф12，以防在荷載不均勻分布時(shí)可能產(chǎn)生的負(fù)彎矩，這種負(fù)鋼筋一般相當(dāng)于其下部縱向受拉鋼筋的1/3。

4 井字梁的計(jì)算規(guī)范

井字梁樓蓋是高次超靜定結(jié)構(gòu)。根據(jù)井字梁間距的大小，可用不同的方法計(jì)算。

1）當(dāng)井字梁的間距＜1.25m時(shí)，分布較密，可近似地按雙向板,將梁的混凝土折算成板的厚度。

2）當(dāng)井字梁的間距＞1.25m時(shí)，則應(yīng)按井字梁計(jì)算。井字梁計(jì)算比較復(fù)雜，一般都假定:①不考慮剪力和扭矩的作用；②兩個(gè)方向的梁，其剛度相等。幾種計(jì)算方法在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，采用查圖表法相對(duì)比較方便。各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算手冊(cè)中，一般都有井字梁計(jì)算圖表，只要符合編制圖表的條件，即可查表求出井字梁的最大彎矩、剪力和撓度。

5 井字梁的溫度裂縫

對(duì)于像井字梁構(gòu)件這類體量較大,相互之間約束又較多的混凝土構(gòu)件，為防止產(chǎn)生溫度裂縫可采取如下一些措施:

1）選擇適宜的季節(jié)澆筑混凝土。因?yàn)榛炷恋目估瓘?qiáng)度較低，為防止其收縮變形使梁體內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，應(yīng)盡量選擇溫度低的季節(jié)澆筑。必須在熱天澆筑時(shí)，可采用冰水或深井水拌制，或設(shè)置簡(jiǎn)易的遮陽裝置，并對(duì)骨料進(jìn)行噴水預(yù)冷卻，以降低混凝土的攪拌和澆筑溫度。

2）選用水化熱小和收縮小的水泥(如礦渣水泥、粉煤灰水泥)，選用級(jí)配良好的骨料，并嚴(yán)格控制砂、石子的含熱量，盡量降低水灰比，合理使用減水劑，加強(qiáng)振搗，以減少水化熱，提高混凝土的密實(shí)性和抗拉強(qiáng)度。

3）做好保溫隔熱工作，盡量減少構(gòu)件的冬夏季溫差和室內(nèi)外溫差。

4）加強(qiáng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算工作，對(duì)構(gòu)件因冬夏季溫差引起的伸縮變形和室內(nèi)外溫差引起的彎曲變形進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算，配足抗拉鋼筋。

5）盡量采用獨(dú)立的結(jié)構(gòu)形式，使構(gòu)件能夠進(jìn)行自由的伸縮變形。

6 結(jié)語

由于鋼筋混凝土井字梁在使用上能給建筑提供較大的空間，在設(shè)計(jì)中日益常見，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分注意井字梁的力學(xué)特點(diǎn)和構(gòu)造要求，確保設(shè)計(jì)的合理性和安全性。

[1]GB50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

[2]03G101-1,混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖（現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻、框架-剪力墻、框支剪力墻結(jié)構(gòu)）[S]

[3]簡(jiǎn)明建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中國建筑工業(yè)出版社