大型汽車荷載下主次梁與井字梁的經濟性比較

張國順

湖南省交通規(guī)劃勘察設計院

大型汽車荷載下主次梁與井字梁的經濟性比較

張國順

湖南省交通規(guī)劃勘察設計院

當前，隨著各種大型商廈、停車樓、物流集散中心的興建，要求設計人員必須根據建筑功能、環(huán)境條件有目的地選擇梁板結構。本文首先論述了主次梁與井字梁的結構特點、設計要點，其后就具體實例分析了大型汽車荷載下主次梁與井字梁的經濟性比較，以保證建筑結構設計的合理性。

主次梁；井字梁；汽車荷載

1 前言

隨著城市的發(fā)展，建筑形式的變化，對于能承受大型汽車荷載作用的結構需求逐漸增多，梁板不僅是建筑結構中重要的組成部分，而且其費用占建設工程總費用的比例很高。同時，梁高度越小，房屋的凈高就越高，在有限的高度內使建筑的層數增多，帶來很大的經濟效益。因此，基于經濟分析的主次梁與井字梁的結構選型具有重要的實際意義。

2 主次梁與井字梁的結構特點

2.1 井字梁結構的特點；鋼筋混凝土井字梁是從雙向板演變而來的一種結構形式。當其跨度增加時，板厚相應也隨之加大，但是，由于板厚而自重加大，而板下部受拉區(qū)域的混凝土往往拉裂不能參加工作，因此，在雙向板的跨度較大時，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，讓受拉鋼筋適當集中在幾條線上，使鋼筋與混凝土更加經濟，合理的共同工作。這樣雙向板就變成為在兩個方向形成井字梁的區(qū)格梁，這兩個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，因此井字梁沒有明確的傳力路徑，其受力及變形性質與雙向板相似，能形成規(guī)則的梁格，頂棚較美觀，比一般梁板結構具有較大跨高比，較適用于受層高限制且要求大跨度的建筑。

2.2 主次梁結構的特點；從受力特點上來考慮；荷載從板傳到次梁再從次梁傳到主梁，再由主梁傳到柱子上，受力合理、有明確的傳力路徑，主梁是承擔整個建筑物的結構安全的主要骨架，是滿足強度和穩(wěn)定性要求的必須構件，它更側重強度要求，當跨度較大時，一般主梁梁高會比較高。次梁則是為了滿足建筑要求（如功能區(qū)劃分）及主梁、柱等的有效連接而設的次要骨架，它更側重構造要求。

3 主次梁與井字梁結構設計要點

3.1 主次梁結構設計要點

從廣義上看來，主次梁傳力途徑如下：樓面荷載通過較薄單向板傳至次梁→次梁通過受彎傳至主梁→主梁傳至柱。支承、荷載傳遞過程中，主、次梁彎曲變形Δi均與其各自所承擔彎矩Mi、自身跨度平方l2i呈正比關系，與彈性模量E、彎曲平面內截面慣性矩Ii呈反比關系。

主次梁結構設計要求如下：（1）建筑功能方面，要求主次梁所占結構空間高度越小越好，即通過合理調整主、次梁跨度，最大限度地實現主、次梁所需截面高度一致；（2）結構性能方面，要求主梁彎曲變形滿足規(guī)范允許撓度，以次梁彎曲變形的1/2～1/3范圍內為宜，同時需具備足夠抗扭剛度。

基于上述分析可知，主次梁結構設計要點包括：（1）柱網以矩形為宜，以短跨為主梁、長跨為次梁，短跨、長跨比例小于0.75較為經濟，通常取值為0.65～0.7，如此設計出來的主、次梁截面高度能協調一致，樓蓋結構高度最?。唬?）主、次梁底取平，既經濟又美觀，一般情況下可不加吊頂。

3.2 井字梁結構設計要點

井字梁結構設計要點包括：（1）若是柱位在井字梁的四周林立，需對井字梁的間距進行適度調整，有效避開柱位，避免影響美觀?？拷粎^(qū)格板必須進行加強處理，若是無法避開，可采取大小井字梁相嵌結構。（2）當井字梁兩個方向跨度不等時，必須合理控制長、短跨度比不超過1.5，若是跨度比為1.5～2，需在長向跨度的中部布設大梁，形成2個井字梁體系，井字梁可采取45°對角線斜向布置的方式，現澆板、井字梁相連，梁扭轉變形得到約束，以計算機程序對井字梁結構進行計算。（3）根據建筑要求、結構的平面尺寸確定梁格間距，一般取跨度1/12～1/6，不宜超過4m，綜合考慮剛度、經濟指標相關要求。（4）與柱相連的井字梁、邊梁需按框架梁進行考慮，達到抗震受力要求、相關構造要求。若是梁截面的尺寸不夠，在梁高不變的情況下，適當增加梁寬。

4 工程概況

本次分析比較主要是根據一個實際工程展開，工程為；海逸智能物流中心一期建設項目4#倉儲配載樓，建筑高度27.6m，層高2*7.8m+2*6m，建筑面積13763m2。采用框架結構體系，基礎形式：樁基礎。本建筑柱網尺寸為9m×12m，其中配載樓二層允許大型汽車駛入進行裝載及卸貨，車輛行駛與短跨平行。柱網布置如下圖所示：

5 模型計算

主次梁與井字梁兩種結構布置形式均采用SATWE軟件進行計算，盈建科軟件進行復核，采用空間桿單元模擬梁、柱桿件，樓板的假定為剛性樓板考慮（即不考慮平面內和平面外的剛度），與樓層梁常規(guī)計算方法相同。

其中配載樓二層進大型汽車部分;輸入模型時，分恒載、活載輸入，樓面恒荷載3.0kPa，輸入活荷載時，計算板時的等效活載取60 kPa，計算次梁時的等效活載取26KPa，計算主梁以及柱子時的等效活載取20KPa，

混凝土強度；C40，鋼筋級別為HPB300、HRB400。

6 主次梁與井字梁經濟性比較；

主次梁與井字梁截面參數表；

表1 主次梁與井字梁截面參數

主次梁井字梁9m×12m 9m×12m 500×1000 500×1300 500×1500 3m 150mm 500×1300 500×1000 400×800 3m×4m 130mm

主次梁與井字梁經濟性比較結果：

表2 主次梁與井字梁截面參數

7 結論

從表中可知，井字梁結構布置形式每平米材料總造價比主次梁結構布置形式高百分之1.6%，差別不大。本工程配載樓首層層高7.8m，梁高對凈空影響相對較小，因此井字梁梁高較小的優(yōu)勢得不到發(fā)揮，并且次梁較多，模板支設加多，工期有所增長，而在主次梁的布置上，次梁搭在短跨主梁上，結構受力合理、傳力明確、結合施工方面主次梁布置更有優(yōu)勢，綜合造價減少，故本工程最終采用了主次梁的結構布置。

[1]吳觀海.某商業(yè)中心地上樓蓋結構布置技術經濟分析[J].山西建筑,2015,41(6):55～56.

[2]張連國,趙焱,張忠明.既有建筑屋蓋改造與綜合對比分析[J].低溫建筑技術,2013,35(7):90～92.

[3]賴巖松,袁桂泉,朱玲玲.淺談不同樓蓋方案對多層標準廠房造價的影響[J].常州工學院學報,2007,20(6):7～9.

張國順（1984.11-），男，本科，工程師，主要從事建筑結構方面設計工作。