鋼筋混凝土井字梁設計中的常見問題

侯曉寧， 朱寶貴， 魏振華， 杜會柱

1 河南省建筑材料研究設計院有限責任公司（450002） 2 中材建設集團有限公司（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構形式。雙向板是受彎構件，當其跨度增加時，相應板厚也隨之加大。但板下部受拉區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。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、合理地共同工作。這樣雙向板就變成為在兩個方向形成井字式的區格梁,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(或網格梁)。井字梁設計是工程設計人員經常遇到且必須掌握的內容。

1 井字梁的構造

1）由于井字梁樓蓋的受力及變形性質與雙向板相似,井字梁本身有受扭成分，故宜將梁距控制在3m以內。

2）井字梁一般可按簡支端計算。

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算圖表的假定條件:井字梁四邊均為簡支。當只有主梁支承時,主梁應有一定的剛度，以保證其絕對不變形。

4）井字梁樓蓋兩個方向的跨度如果不等，則一般需控制其長短跨度比不能過大。長跨跨度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，宜在長向跨度中部設大梁，形成兩個井字梁體系或采用斜向布置的井字梁，井字梁可按45°對角線斜向布置。

5）兩個方向井字梁的間距可以相等，也可以不相等。如果不相等，則要求兩個方向的梁間距之比a/b＝1.0～2.0。實際設計中應盡量使a/b在1.0～1.5之間為宜,最好按井字梁計算圖表中的比值來確定，應綜合考慮建筑和結構受力的要求，一般取值在1.2～3m較為經濟，但不宜超過3.5m。

6）兩個方向井字梁的高度h應相等，可根據樓蓋荷載的大小,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算荷載大小外,還應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）或 1/4（h 較大時），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f≤1/400。當樓蓋跨度較大時，施工時可預先起拱，以減小其撓度。

9）井字梁樓蓋的混凝土強度等級不應低于C20，為了避免和減小樓蓋混凝土的收縮裂縫,混凝土的強度等級不宜太高，跨度較大時一般宜采用C30。

10）井字梁和邊梁的節點宜采用鉸接節點，但邊梁的抗彎和抗扭剛度仍要足夠大，并采取相應的構造措施，以保證樓蓋的整體空間剛度。若采用剛接節點,邊梁需進行抗扭強度和剛度計算。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)要求和有關構造要求。梁截面尺寸不夠時，梁高不變，可適當加大梁寬。

12）對于邊梁截面高度的選取,應按單跨梁的規定執行，一般可取h＝L/8～L/12(L為邊梁跨度)。梁柱截面及區格尺寸確定后可進行計算，根據計算情況，對截面再作適當調整。

13）在邊梁內應按計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）在節點（井字梁和邊梁相交處）兩邊,邊梁要增設附加吊筋或吊箍,將交叉梁的全部支座反力傳到邊梁的受壓區；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。建議在此范圍內適當加強抗扭措施。

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

2 井字梁與柱的關系

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

2）井字梁與柱子采取“抗”的方法，把與柱子相連的井字梁設計成大井字梁，其余小井字梁套在其中，形成大小井字梁相嵌的結構形式,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。但在設計中必須注意以下幾點:

1）在兩個方向梁交點的格點處，短跨度方向梁下面的縱向受拉鋼筋應放在長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）在兩個方向梁交點的格點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支座。因此，兩個方向的梁在布筋時，梁下面的縱向受拉鋼筋不能在格點處斷開，而應直通兩端支座。鋼筋不夠長時，必須采用焊接，其焊接質量必須符合有關規范要求。

3）由于兩個方向的梁并非主、次梁結構，所以兩個方向的梁在格點處不必設附加橫向鋼筋。但是在格點處，兩個方向的梁在其上部應配置適量的構造負鋼筋,不宜少于兩根Ф12，以防在荷載不均勻分布時可能產生的負彎矩，這種負鋼筋一般相當于其下部縱向受拉鋼筋的1/3。

4 井字梁的計算規范

井字梁樓蓋是高次超靜定結構。根據井字梁間距的大小，可用不同的方法計算。

1）當井字梁的間距＜1.25m時，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）當井字梁的間距＞1.25m時，則應按井字梁計算。井字梁計算比較復雜，一般都假定:①不考慮剪力和扭矩的作用；②兩個方向的梁，其剛度相等。幾種計算方法在實際工程設計中，采用查圖表法相對比較方便。各種結構設計、計算手冊中，一般都有井字梁計算圖表，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

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

1）選擇適宜的季節澆筑混凝土。因為混凝土的抗拉強度較低，為防止其收縮變形使梁體內產生拉應力，應盡量選擇溫度低的季節澆筑。必須在熱天澆筑時，可采用冰水或深井水拌制，或設置簡易的遮陽裝置，并對骨料進行噴水預冷卻，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)，選用級配良好的骨料，并嚴格控制砂、石子的含熱量，盡量降低水灰比，合理使用減水劑，加強振搗，以減少水化熱，提高混凝土的密實性和抗拉強度。

3）做好保溫隔熱工作，盡量減少構件的冬夏季溫差和室內外溫差。

4）加強設計驗算工作，對構件因冬夏季溫差引起的伸縮變形和室內外溫差引起的彎曲變形進行裂縫寬度驗算，配足抗拉鋼筋。

5）盡量采用獨立的結構形式，使構件能夠進行自由的伸縮變形。

6 結語

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，在設計中日益常見，設計人員應該充分注意井字梁的力學特點和構造要求，確保設計的合理性和安全性。

[1]GB50010-2002,混凝土結構設計規范[S]

[2]03G101-1,混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖（現澆混凝土框架、剪力墻、框架-剪力墻、框支剪力墻結構）[S]

[3]簡明建筑結構設計手冊[M].中國建筑工業出版社