框架結(jié)構(gòu)中樓蓋采用井字梁的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)★

丁佳豪 李化明 孟祥華

(佳木斯大學(xué)建筑工程學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007)

0 引言

井字梁樓蓋在當(dāng)前建筑工程框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用作為一種肋形梁板主要采用的結(jié)構(gòu)形式之一，在實(shí)際建設(shè)的過程中，其基本上是由雙向板和交叉梁系兩者組成的，其組成的空間受力結(jié)構(gòu)體系在實(shí)際運(yùn)用中主要是通過正交井字梁和斜交井字梁兩種方式展現(xiàn)出來(lái)，有效滿足了當(dāng)前建筑工程空間構(gòu)造中受力均衡、使用科學(xué)的現(xiàn)實(shí)需求。在長(zhǎng)期的運(yùn)用中能夠有效發(fā)現(xiàn)以上兩種結(jié)構(gòu)梁形式整體所呈現(xiàn)的截面高度相對(duì)于單跨梁而言，是比較低的，所以在成熟降低和施工鋼材投入方面有著巨大的貢獻(xiàn)作用。在當(dāng)前大空間的工程空間內(nèi)，井字梁樓蓋有效滿足了大空間對(duì)樓蓋的高性能和美觀性集中性的設(shè)計(jì)，有效省去了樓蓋的頂棚吊頂，能夠給人營(yíng)造視覺上的沖擊感，且后期裝修工作也是非常簡(jiǎn)單的，技術(shù)性要求較低，已經(jīng)成為了當(dāng)前眾多公共建筑中廣泛采用的樓蓋體系，土木工程建設(shè)人員普遍選擇此種架構(gòu)方式。此外，在實(shí)際應(yīng)用中，井字梁樓蓋作為一種高次超靜定結(jié)構(gòu)體系，設(shè)計(jì)人員在結(jié)合工程進(jìn)行施工計(jì)算的過程中，需要結(jié)合其內(nèi)力和變形進(jìn)行計(jì)算，在解決復(fù)雜問題的層面上，積極借助計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，通過使用精確性高的成套的交叉梁計(jì)算程序，對(duì)井字梁樓蓋的受力進(jìn)行精確計(jì)算和分析，有效解決實(shí)際結(jié)構(gòu)架設(shè)中存在的難題，以此整體上調(diào)整工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。

1 當(dāng)前框架結(jié)構(gòu)中樓蓋采用井字梁構(gòu)造分析

1.1 適用性分析

當(dāng)前，在框架結(jié)構(gòu)中樓蓋進(jìn)行構(gòu)造的過程中，井字梁構(gòu)造的樓蓋適用于整個(gè)建筑物平面跨度保持在8 m～24 m的范圍內(nèi)，而且兩個(gè)相反方向跨度呈現(xiàn)相等或者相近的狀態(tài)。在現(xiàn)今所應(yīng)用的正交井字梁樓蓋中，如果長(zhǎng)向跨度和短向跨度兩者比值低于1.5內(nèi),則不需要在中部架設(shè)大梁，但是若大于1.5，那么將必須在中部跨度設(shè)置大梁，且兩個(gè)井字梁呈現(xiàn)相互交叉的狀態(tài)，一般優(yōu)先采用斜交網(wǎng)格的井字梁體系，有效滿足了性能和結(jié)構(gòu)需求。

1.2 中格尺寸分析

框架結(jié)構(gòu)中樓蓋采用井字梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，需要在中格尺寸進(jìn)行分析，一般而言，其井字梁樓蓋中區(qū)格尺寸分為短向區(qū)格尺寸和長(zhǎng)向區(qū)格尺寸)，而中格尺寸兩者值的確定需要結(jié)合短向和長(zhǎng)向進(jìn)行決定，必須綜合考慮整個(gè)建筑工程結(jié)構(gòu)受力性能和要求分析層面上，在1.2 m～3 m之內(nèi)進(jìn)行取值，以此能夠最大限度降低后期經(jīng)濟(jì)成本投入，且大量的實(shí)踐證明，短向和長(zhǎng)向尺寸比值應(yīng)該相等或者與1相接近才能夠表現(xiàn)為最佳的狀態(tài)。

1.3 強(qiáng)度等級(jí)確定

框架結(jié)構(gòu)中樓蓋采用井字梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行工程施工設(shè)計(jì)的過程中，其所應(yīng)用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)該保持在不能低于C20的范圍內(nèi)，且為了有效降低樓蓋混凝土在后期施工中出現(xiàn)收縮裂縫的現(xiàn)象，必須保證整個(gè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)也不能夠太高，不能高于C30，嚴(yán)格控制混凝土應(yīng)用的強(qiáng)度等級(jí)具有非常必要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)于保證框架結(jié)構(gòu)樓蓋井字梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性起著非常重要的作用。

1.4 節(jié)點(diǎn)選擇形式

當(dāng)前，在框架結(jié)構(gòu)中樓蓋采用的井字梁工程結(jié)構(gòu)體系在節(jié)點(diǎn)選擇中一般選擇的節(jié)點(diǎn)形式優(yōu)先采用鉸接節(jié)點(diǎn)形式，此種形式的節(jié)點(diǎn)其營(yíng)造的邊梁剛度較大，且能夠滿足實(shí)際受力需求。但是，呈現(xiàn)出部分團(tuán)隊(duì)選擇使用剛接節(jié)點(diǎn)，其特別需要對(duì)邊梁抗扭強(qiáng)度和剛度進(jìn)行計(jì)算分析，在保證整個(gè)邊梁的截面高度不小于于井字梁的截面高度情形下，才能夠進(jìn)行有效設(shè)置，且高出的高度需要進(jìn)行合理控制，一般超過井梁高度20%～30%的范圍內(nèi)則是最佳的呈現(xiàn)狀態(tài)。

1.5 抗震受力分析

如果框架結(jié)構(gòu)樓蓋采用井字梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，那么需要充分考慮抗震受力分析結(jié)果，需要從抗彎承受力、抗剪承受力以及抗扭等方面進(jìn)行構(gòu)造的具體化建設(shè)和分析，必須保證整個(gè)梁截面尺寸高度有效控制，但是如果整個(gè)井字梁高度不變的情景下，需要適當(dāng)增加整個(gè)梁的寬度。

1.6 布置需求

井字梁樓蓋在框架結(jié)構(gòu)中進(jìn)行具體化布置的過程中，需要結(jié)合建筑工程功能本身需求和要求進(jìn)行，沿著周邊進(jìn)行布置，如果面對(duì)較大的跨度下，需要適當(dāng)增加整個(gè)跨度內(nèi)部承受柱子。而如果選擇連續(xù)井字梁樓蓋的施工狀態(tài)下，面對(duì)跨度較大的情景下，需要在中部設(shè)置柱子，以此從截面上滿足抗震受力需求和構(gòu)造需求，并且可以結(jié)合軸壓比對(duì)整個(gè)柱的界面進(jìn)行估算分析。整體上而言，如果中部承受柱子的界面為圓形或者方形的狀態(tài)，那么角柱選擇使用方形柱，而邊柱可以選擇使用矩形柱形式。

1.7 撓度確定

框架結(jié)構(gòu)中樓蓋采用井字梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，如果采用彈性方法對(duì)整個(gè)框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算，那么所確定的撓度值必須控制在合理范圍內(nèi)，一般而言，應(yīng)控制在不大于L/300～L/400范圍內(nèi)，其中L則為短向跨度。但是，如果樓蓋跨度較大的情景下，工程施工人員有限選擇預(yù)先拱起的方式，并且井字梁樓蓋撓度必須相應(yīng)減小才能夠滿足實(shí)際受力需求。

2 框架結(jié)構(gòu)中井字梁截面尺寸的確定

框架結(jié)構(gòu)中井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要對(duì)井字梁進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算分析，在確定整個(gè)井字梁截面尺寸基礎(chǔ)上，根據(jù)區(qū)格尺寸進(jìn)行確定分析，這也是設(shè)計(jì)人員需要格外注重的問題。具體如下。

2.1 交叉梁截面高度確定分析

框架結(jié)構(gòu)中樓蓋中梁如果采用交叉梁截面高度基礎(chǔ)上，那則需要按照整個(gè)樓面的均布荷載進(jìn)行分析，均布荷載的計(jì)算主要是通過短向跨度進(jìn)行計(jì)算分析，最終如果樓面均布荷載超出固定范圍內(nèi)，則需要加大整個(gè)梁截面的高度，且雙向板的厚度不能夠低于90 mm。

2.2 交叉梁截面寬度確定分析

框架結(jié)構(gòu)中，井字梁樓蓋中部梁交叉梁截面應(yīng)用基礎(chǔ)上，其寬度確定需要在根據(jù)矩形截面計(jì)算基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，結(jié)合整個(gè)梁截面寬度的構(gòu)造要求進(jìn)行具體化分析，以此確定整個(gè)交叉梁截面寬度。

2.3 邊梁截面寬度的選擇

在井字梁樓蓋體系中，邊梁截面高度的選擇需要從根本上按照單跨梁進(jìn)行規(guī)定分析，而重點(diǎn)計(jì)算值L為邊梁跨度。整個(gè)梁柱截面、區(qū)格尺寸同樣也需要通過計(jì)算進(jìn)行確定，根據(jù)實(shí)際計(jì)算情況，結(jié)合截面狀況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和分析。

3 井字梁樓蓋配筋結(jié)構(gòu)分析

1)在整個(gè)框架結(jié)構(gòu)中，井字梁樓蓋應(yīng)用最為主要保證整個(gè)受力均衡性，那么則需要對(duì)樓蓋的邊梁、交叉梁、柱、雙向板中抗彎、抗剪、抗扭鋼筋等進(jìn)行精確計(jì)算和分析，在確定相鄰柱子之間連接方式基礎(chǔ)上，結(jié)合井字梁框架構(gòu)成需求分析，保證整體構(gòu)造和配筋需求滿足實(shí)際抗震要求，并且結(jié)合框架結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行。

2)配筋及其他構(gòu)造作為穩(wěn)定井字梁樓蓋的重要組成部分，在實(shí)際構(gòu)造和建設(shè)的過程中，需要設(shè)置雙向樓蓋板。但是，工作人員需要結(jié)合實(shí)際區(qū)格尺寸進(jìn)行確定和分析，在不超過2.5 m的情景下，需要保證整個(gè)區(qū)格板鋼筋設(shè)置成為上下拉通配置成雙向雙層鋼筋網(wǎng)，有效控制鋼筋長(zhǎng)度。

3)在井字梁交叉梁節(jié)點(diǎn)處，需要嚴(yán)格注重梁下部受力縱筋的確定位置，需要在結(jié)合跨度段的梁縱筋層面上，有效結(jié)合邊梁實(shí)際構(gòu)造需求進(jìn)行計(jì)算，而節(jié)點(diǎn)抗剪鋼筋計(jì)算配置也需要保證最終梁端梁高度范圍內(nèi)。

4)如果井字梁中部交叉梁下部縱筋需要伸入到邊梁中，那么需要確定整個(gè)邊梁的長(zhǎng)度高于受拉鋼筋的最小錨固長(zhǎng)度。而交叉梁與邊梁節(jié)點(diǎn)確定時(shí)，需要確定上部縱筋伸入邊梁的長(zhǎng)度高于受拉鋼筋的最小錨固長(zhǎng)度。

5)邊梁作為井字梁樓蓋最為重要的組成部分，在實(shí)際邊梁內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算的過程中，其所配置的抗扭縱筋和箍筋，最終需要符合整個(gè)邊梁的延展性和裂縫寬度需求。

6)梁中梁節(jié)點(diǎn)相交叉的兩邊，需要額外增設(shè)吊筋或吊箍，以此起到有效穩(wěn)定的作用，那么在增加過程中，需要在樓面梁端部進(jìn)行加密箍筋的設(shè)置。

4 結(jié)語(yǔ)

框架結(jié)構(gòu)中樓蓋采用井字梁工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員需要在結(jié)合建筑工程建設(shè)需求和要求的層面上，在確定井字梁結(jié)構(gòu)各個(gè)受力條件分析和具體化設(shè)置基礎(chǔ)上，從截面尺寸確定以及配筋結(jié)構(gòu)確定層面上整體提升井字梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，從而為實(shí)際井字梁樓蓋的高水平應(yīng)用發(fā)揮重要的促進(jìn)作用。