探討井字梁設計技術在建筑結(jié)構(gòu)中的應用

劉嘉杰

（江門市建筑設計院有限公司，廣東江門 529000）

0 引言

近年來，人們居住的建筑需要更穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，這就導致井字梁設計技術在建筑結(jié)構(gòu)中經(jīng)常得到應用，比如學校、法院等大型建筑。運用井字梁設計技術設計的建筑可以很好地解決建筑需要很大空間的結(jié)構(gòu)問題，因為景致梁結(jié)構(gòu)是雙向受力的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使受力更加均勻、樓層的支撐力更強、增強空間的整體效果，是建筑設計師經(jīng)常使用的一種結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅具有上述優(yōu)點，而且還十分大方與美觀，所以在廣東江門市的建筑當中比較常見。本文就廣東江門市建筑中常用的井字梁設計技術進行分析，并探討該技術在建筑結(jié)構(gòu)當中的作用和應用。

1 井字梁結(jié)構(gòu)的定義

井字梁設計技術經(jīng)常應用在空間跨度較大的大型建筑當中。井字梁設計技術是一種由鋼筋混凝土雙向板經(jīng)過不斷進化發(fā)展而成的技術，它可以最大限度利用建筑空間，提高建筑空間利用率。井字梁結(jié)構(gòu)廣泛用于不適合鋼網(wǎng)架的大型空間建筑中，充分發(fā)揮其作用，滿足大空間建筑需要巨大空間的要求[1]。井字梁設計技術的本質(zhì)是雙向受力的，它具有很好的支撐性能，可以進行雙向支撐，而且在施工時可以隨意調(diào)節(jié)施工高度，提高空間利用率，同時還能使建筑變得更加美觀。在運用井字梁設計技術時，要明白其本質(zhì)是如何進行受力的，一般來說，改變其邊梁的高度，或者調(diào)整井字梁截面尺寸就可以調(diào)整其內(nèi)力分配關系，而且調(diào)節(jié)井字梁的端部尺寸就可以進行相應的端部彎矩以及柱端彎矩，決定建筑結(jié)構(gòu)的配筋方式。雖然鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑中經(jīng)常使用的井字梁設計技術有許多優(yōu)點，但是它的本質(zhì)與一般的受力結(jié)構(gòu)有所差距。這就要求設計者在設計之前需要做好充分的準備工作，了解其結(jié)構(gòu)本質(zhì)，充分做好結(jié)構(gòu)設計計劃，并不斷進行改正，采取合理的施工措施，掌握其結(jié)構(gòu)布置方法，控制好相關參數(shù)，保證井字梁設計技術在建筑結(jié)構(gòu)中的設計質(zhì)量。

2 井字梁結(jié)構(gòu)的設計要點

2.1 設計原則

在進行井字梁結(jié)構(gòu)設計時，為了保證建筑的設計質(zhì)量，要巧妙避開建筑的結(jié)構(gòu)柱，這樣就要求設計者需要采用井字梁間距的調(diào)整方式，對井字梁的間距進行調(diào)整，從而避開結(jié)構(gòu)柱。在進行井字梁結(jié)構(gòu)設計時，還要精確計算配筋計算值，因為如果配筋計算出現(xiàn)錯誤的話，就會導致建筑結(jié)構(gòu)因受力過度而出現(xiàn)安全隱患。進行井字梁結(jié)構(gòu)設計時，還需要保證兩個方向的跨度不能太大，需要設計在合理的區(qū)間之內(nèi)調(diào)整井式樓蓋的跨度，這樣才能使井字梁結(jié)構(gòu)設計達到設計穩(wěn)定性要求。為了形成兩個井字梁結(jié)構(gòu)體系，可以不在樓蓋的長跨上運用大梁進行布置。此外，還需要讓井字梁與建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部分的柱子相連，即將井字梁結(jié)構(gòu)擴大，形成大井字梁。并且在形成大井字梁之后需要在中間加上小井字梁與其鑲嵌，然后讓小井字梁在于柱子相連接，實現(xiàn)建筑樓面荷載的傳遞[2]。井字梁設計原則最后一點是在進行井字梁扭矩測定時選擇最大值，這樣可以保證井字梁結(jié)構(gòu)可以擁有良好的抗扭能力。要保證井字梁擁有巨大的梁端扭矩，增加建筑的穩(wěn)定性和保證人們的生活安全。

2.2 井字梁樓蓋配筋的設計技巧

井字梁樓蓋配筋設計是井字梁設計技術的核心。為了做好這項工作，確保設計效果和質(zhì)量，根據(jù)現(xiàn)場施工的實際需求，在設計中應掌握以下有關技能。①鋼筋安置技術。井字梁結(jié)構(gòu)存在兩個方向交叉的現(xiàn)象。為了保證施工設計的準確和施工效果的良好，如何放置梁鋼筋起著決定性作用。由于不同梁的有效高度不同，在防止鋼筋的時候要放在兩個方向的交界處，并且寬度兩箱鋼筋在端寬度梁下部鋼筋的上方，這樣就可以保證施工建設的質(zhì)量和效率，而且能保證符合梁的有效高度，更好地保證建筑完成的質(zhì)量；②在進行配筋的設置時，需要著重解決如何放置支座的問題。因為對井字梁結(jié)構(gòu)設計來說，其相交的節(jié)點不能作為支撐支座，支撐支座只能是兩端的支座。所以設計師在對底部鋼筋進行設置的時候，要將底部鋼筋兩端的支撐支座拉扯開來，不能使底部鋼筋斷開，只有這樣才能保證井字梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；③在進行設計時不需要設計附加橫向鋼筋，對于設計主次梁鋼筋來說，附加橫向鋼筋往往是需要進行設計的。但是對于井字梁結(jié)構(gòu)設計來說，并不存在主梁和次梁之分，所以在進行井字梁結(jié)構(gòu)設計的時候并不需要設計附加橫向鋼筋[3]。取而代之的是設計構(gòu)造面筋，設計在梁相交處的梁的上部，可以抵抗不均勻荷載產(chǎn)生的負彎矩。井字梁結(jié)構(gòu)無主次梁之分如圖1 所示。

圖1 井字梁結(jié)構(gòu)無主次梁之分

2.3 井字梁結(jié)構(gòu)布置

井字梁結(jié)構(gòu)設計布置分為設有外伸懸挑部分的井字梁、設有內(nèi)柱的井字梁、三向井字梁、斜交井字梁、正交井字梁幾個方面。設有外審懸挑部分的井字梁是將單跨梁和連續(xù)梁的一端兩端進行外伸懸挑處理，防止梁內(nèi)彎矩值發(fā)生突變的情況。這樣處理可以減少橫梁的彎矩和撓度，使分布更加平緩。對于設有內(nèi)柱的井字梁來說，房屋內(nèi)涉及的井字梁中有柱子的插入，所以不能夠單向布設主梁，而且在對主梁和次梁進行布置時，應該根據(jù)具體情況進行不同的布置，并且不斷調(diào)整[4]。三向井字梁是指建筑屋頂是三角形或六邊形的井字梁，它們往往采用三項布置，這樣的優(yōu)點是可以充分利用建筑空間，增加其有效空間，可以使計算高度得到降低，有效發(fā)揮空間作用。斜交井字梁是對于房屋頂矩形平面的長寬比值來說的，其比值大于1.5，相比正交井字梁，這樣會提高建筑結(jié)構(gòu)的承載能力。

3 井字梁結(jié)構(gòu)在建筑方面的應用

3.1 鋼混井字梁結(jié)構(gòu)設計的應用

現(xiàn)代的建筑是以鋼筋混凝土為主要材料制成，井梁結(jié)構(gòu)設計主要應用于鋼筋混凝土井字梁結(jié)構(gòu)，可使鋼筋混凝土建筑梁板和屋頂結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。其結(jié)構(gòu)的本質(zhì)是在鋼筋混凝土的雙向板基礎上發(fā)展出來的一個新的受力方式。因為它的結(jié)構(gòu)是是雙向鋼筋混凝土梁結(jié)構(gòu)，所以降低了梁的高度，擴大了建筑物有效空間的范圍，建筑面積也得到了增加，而且還具有良好的建筑外觀，不僅具有很高的實用性，而且具有良好的觀賞性。網(wǎng)格梁的選擇可以基于施工設計要求，主要分為正向網(wǎng)格梁、雙向網(wǎng)格梁、三向網(wǎng)格梁以及具有外伸懸挑的網(wǎng)格梁等多種形式[5]。需要指出的是，鋼筋混凝土橫梁結(jié)構(gòu)的梁面寬度應控制良好，不允許超過規(guī)定值。這樣可以改善側(cè)面雙向橫梁的結(jié)合力，減少側(cè)變形，避免存在建筑結(jié)構(gòu)可能發(fā)生橫向形變的隱患[6]。大跨度鋼梁如圖2 所示。

圖2 大跨度鋼梁

3.2 鋼混井字梁結(jié)構(gòu)設計的注意事項

在鋼筋混凝土梁的結(jié)構(gòu)設計和施工過程中，鋼筋混凝土裂縫容易發(fā)生，因此有必要采取優(yōu)化梁結(jié)構(gòu)設計等有效措施控制產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象。首先，在設計上，為了保證井梁結(jié)構(gòu)的剛性和強度足夠大，鋼筋能夠滿足施工要求，橫梁的橫截面寬度不應太小，且現(xiàn)澆板負筋的數(shù)量足夠且位于側(cè)梁外。其次，要采取有效措施控制裂縫，確保符合混凝土混合比的要求，提高混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，加強混凝土處理和保溫措施，避免混凝土結(jié)構(gòu)建筑受到惡劣天氣的影響，從而防止出現(xiàn)混凝土裂縫，提高混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證混凝土結(jié)構(gòu)的性能[7]。

4 結(jié)束語

井字梁結(jié)構(gòu)設計技術廣泛應用于大型空間建筑，如商場、學校、展覽館等。該技術應用于上述幾種建筑結(jié)構(gòu)中，不僅可以擴大建筑的內(nèi)部空間，而且可以在一定程度上提高建筑的美感，滿足該類建筑對于超大空間的需求。本文對鋼筋混凝土井梁結(jié)構(gòu)的設計技術進行分析，指出設計者在進行井字梁結(jié)構(gòu)設計師應注意的問題，確保井字梁設計與應用的合理性。