钢筋混凝土井字梁结构设计及其要点.pdf

第8 期 2 0 o 5 年8 月 广东土木与建筑 GUANGD0NG ARCHI TECTURE CI VI L ENGI NEERI NG No ．8 A U G 2 o o 5 钢筋混凝土井字梁结构设计及其要点 邱 银 忠 ( 广东海外建设集团有限公 司 广州5 1 0 6 2 0 ) 摘 要 ： 介 绍钢 筋混 凝 土 结 构 中 井字 梁 的 设 计 构 造 要 求 及 其 计 算 方 法 ， 并提 出设 计 中值 得 注 意 的 若 干 问题 ， 供 设 计 人 员参 考 。 关 键 词 ： 井 字 梁 ；超 静 定 结 构 ；配 筋 1前言 钢筋 混凝 土井 字梁 是 由钢筋 混凝 土 双 向板演 变 而来 的一种结 构 形式 ， 双 向板 为受 弯构 件 ， 当其跨 度 增 大 时板 厚 也 随之 增 大 ． 但 板下 部 受拉 区混 凝 土 一 般 均不 考虑 其抗 拉能 力 ， 拉 应力 由板下 部钢 筋承 担 。 因此 ， 我们 可设想 当双向板 跨度 较 大时 ， 为 了减轻 板 的 自重 ， 可将 板下 部受 拉 区混凝 土挖 除一 部 分 ， 让 受 拉 钢 筋适 当集 中在 双 向相 交 的几 条线 上 ， 并适 当将 它们 增 高而 形成 梁 ， 使 钢 筋 与混 凝 土 更 经 济 合理 地 共 同T作 ， 使双 向 板变 为 两 个方 向形 成 井 字式 的 区 格 梁 板 ， 这 两个方 向的梁 通常 为等 高和 不分 主次 ， 即 为钢 筋混凝 土井 字 梁 ( 或 称 网格梁 ) 。 对 于不适 宜采用 钢 网架结 构 的较 大空 间 民用建 筑楼 ( 屋 ) 盖 ， 大 多采 用井 字梁 钢筋 混凝 土结 构 ， 由于 它具 有 双 向受 力特 点 ， 因此 可 降低 梁 高 和 增 大建 筑 净 空 ． 且 建 筑 上较 美 观 。井 字 梁结 构 梁 截 面 的大 小 直接 影 响结 构 混凝 土 用量 和结 构 面 荷 载 ． 以及井 字 梁 的配筋 ， 与普 通受 力梁 有所 不 同 ， 因此其 合理 设计 具有 较大 的工 程意 义 。 2井字 梁楼盖 构 造 2 ． 1 采 用井 字 梁楼 盖 的平 面结 构跨 度 宜 为 8 ～ 2 4 m． 两 向跨 度 应相 等或 相近 ． 对 于正交 井 字梁 楼盖 ． 长 向 跨度 与短 向跨 度 的 比值 应大 于 1 ． 5 ． 否 则 应在长 向上 加设 大 梁 而形 成 两个 井 字梁 体 系 ， 或采 用 斜 交 网格 的井 字 梁体 系 2 ． 2井 字 梁 楼 盖 中 区 格 尺 寸 n 、 6的取 值 应综 合 考 虑建筑 和结构受 力的要求 ． 一般 为 1 ． 2 ～ 3 m较 为经济 ． 且a ／ S 一1 。 2 - 3 井 字 梁 楼盖 混 凝 土强 度 等级 应 大 于 C 2 0， 为 了 避 免 和减 小楼 盖混 凝 土收缩 裂缝 ， 其 强度 不 宜过 高 ， 跨 度较 大 时一 般宜 采用 C 3 0 。 2 ． 4井 字 梁 和支 承 边 梁 的 相 交 节 点宜 采 用 铰接 节 点 ， 边 梁 刚度 应 足够 大 ， 并 采 取 相应 的构 造 措施 ； 若 采用 刚接 节点 ． 则边 梁需 进 行抗 扭 强度 和刚 度计 算 ， 边 梁 截面 高度 宜 比井字 梁 高 f I J 2 0 ％～ 3 0 ％。 2 ． 5 与柱 连接 的井 字 梁 或边 梁按 框 架考 虑 ， 满 足 受 力和 构 造要 求 ， 若 梁 截 面不 足 ， 则梁 高 不 变 ， 适 当增 大梁 宽 。 2 ． 6 井字梁采用弹性方法计算 ， 挠度值不宜过大， 设 计时应控制在 L ／ 3 o o ～ r ／ 4 0 0 ( L为短向跨度) 以内。当 楼盖跨 度较大 时 ， 施 T时可 预先起拱 ， 以减 小其挠 度 。 3井 字梁 的计 算与 配筋 3 ． 1 井 字 梁 的 内力 计算 井 字 梁楼 盖 属 高次 超 静 定 结 构 ． 根 据 梁 间距 大 小 而采 用 不 同方 法进 行 计算 ． 当梁 间距 ≤ 1 ． 2 5 m 时 ． 可 近似 地 按 双 向板 计算 ， 将 梁 混凝 土折 算 成 板 的厚 度 ； 而 当梁 间距> 1 ． 2 5 m时 ， 则应 按井 字梁 计算 。 井字 梁的计算较为复杂 ， 一般作如下假定 ： ①不考虑剪力 和扭矩的作用； ②两个方向的梁刚度相等。在实际T 程设 计 中 ，利用 各种 结构 设计 计算 手 册查 用 相关计 算 图表 ， 即可求 出井 字 梁 的最 大 弯矩 、 剪 力 和挠 度 3 ． 2井字 梁 的配筋 井 字 梁 的配 筋 要 求 与普 通 梁 基 本 相 同 ， 但在 设 计 中必须注意以下几点 ： ①在两个方 向梁交点的格 点 处 ， 短 跨方 向梁 下 纵 向受 拉 钢 筋 应放 在 长跨 向梁 下纵向受拉钢筋 的下面 ， 与双向板的配筋方 向相同； ②两个方 向梁交点的格点应看作梁的弹性支座而非 一 般 支座 ， 故布 筋 时 梁下 纵 向 受拉 钢 筋 不 能在 格点 2 7 维普资讯 z o o s ~8 月 第8 期 邱银忠： 钢 筋混凝 土井字 梁结构 设计及其 要点 A U G 2 O o 5 N o ．8 处断开 ， 而应直通至井字梁各 自端支座 。当钢筋长 度不足时 ， 必须采用焊接 ， 其质量必须符合有关规范 要求 ： ③ 梁格点处不必设附加横向钢筋 ， 但在格点处 两方 向的梁上则应配适量 的构造负筋 ， 且不宜少于 2 1 2和其下部纵向受拉钢筋面积的 1 ／ 3 。 4井字梁 截面 的确 定 4 ． 1 梁 截 面高度 当楼面均布荷载 q = 6 ～ l O k N ／ m 时， 可取井字梁 高度 h = t ／ 1 5 ～ L ／ 2 0 ( L为短向跨度) ， 若 q > l O k N ／ m 则可适 当增大 h值 。 4 ． 2 梁 截 面宽度 梁 截 面宽度 取 值 与 普通 梁相 同 ， 但 因井 字 梁 间 距不大， 故其剪力一般不会太大 ， 为减小梁截面宽度 创造 了条件 。井字梁井格越小 ， 梁的侧 向约束作用 就越 大 ， 梁截 面宽 度 可较 小 ； 反 之 井 格 越 大 ， 梁 侧 向 约束作用越小 ， 井字梁的截面宽度应适当增大。 5 _ 3 井字梁支点附加筋和支座负筋 若 井 字 梁结 构设 计 和受 力 条 件合 理 ， 则在 交叉 点处一个方 向的梁 向另一方 向的梁传递 的荷载为 P = k q a b ( 后为荷载传递系数 ， k < 1 ) 。当井格尺寸 0 = 6 = 1 ． 5 m， 荷载q = l O N ／ m 时， 则应为P < 2 2 ． 5 k N， 可见在 井 格梁 交叉 点处 没有 必要 设 置 吊筋 来 承担 井字 梁之 间所传递 的集中荷载 ， 但应保证在井字梁交叉处外 梁侧 设 置箍 筋 。 在 井 字 梁 支 座 为 简 支 且 承 受 均 布 荷 载 的情 况 下 ， 井字梁不需专门设置受力负筋 ， 因矩形井字梁结 构边界长宽比在一定范围内， 其上部为受压区， 下部 为受拉 区。虽然存在一个方向的梁向另一方向的梁 传递荷 载的情况 ， 但两个方向的梁并无严格意义上 的主 次 梁之 分 。对 于 井字 梁 结 构 的设 置 ， 更 应体 现 其整体受力的特点 ， 就像四边简支的双向受力构件 ， 只需按 一定 要求 在 两 个方 向 的梁 底 配置 受 拉 钢 筋 。 上 部配 置架 立筋 即可 。 爹 考 文 献 5设 计 中应 注意 的几 个 问题 1 李 培林 ． 吴 学敏．混凝 土密肋 及井式 楼盖 设计 手册 ．北 5 ． 1 井字梁的荷载计算 京： 中国建筑工业出版社， 1 9 9 4 《 井 字梁结 构静 力计 算 手册 》 等 各类 手册 中 的荷 2 包福还． 井字梁结构静力计算手册． 北京： 中国建筑工业 载值 并 未包 括 构 件 自重 ， 故 设 计 井 字 梁结 构 时 不 能 出版社， 1 9 8 9 忽 视梁 自重荷 载 而仅 考 虑 梁 上均 布 恒 载 和 活 载 ． 由 于井 字 梁结 构 属 空 间共 同受 力体 系 ， 因此 无法 简 单 地将 每条 井字 梁 的 自重 用均 匀线 荷 载按 两边 支座 简 支 去计 算 内力 ， 再 与梁 上均 布 荷 载 所 引起 的 内力 进 行叠 加 。 5 ． 2井字 梁支座 处 反力 在 井 字梁 结 构设 计 中 ． 某 些 设 计 人员 计 算 井 字 梁支座处反力时往往仅将该梁最大剪力作为井字梁 支 座处 反 力 ，而 忽 略 了周 边 板 的三 角 或 梯 形荷 载 。 如 图 1所 示 ， 阴影 部 分 的 三角 或 梯 形 荷 载在 设 计 过 ． 程 中常 被 忽视 ． 事 实 上 它们 引 起 的 反力 与 梁最 大 剪 力 相 比是 不 能 忽 略 的 ．在 基 础 设 计 中 特 别 是 采 用 浅 基 时 这 部 分 荷 载对 基 础 的 影 响 更 大 ，并 在 很 大 程 度 上 影 响基 础的安 全性 。 2 8 A 1 A 2 A ，A 2 A 1 I缸3衄 I 图 1并 宇 梁 网 格 布 置 维普资讯