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摘 要 井字梁结构是复杂的空间受力体系，属于交叉梁系，本文分析了建筑设计中井字梁的设计特点，井字梁结构的一般布置原则以及构造要求和计算分析时应注意的问题，并通过具体的案例做了计算分析，以供同行参考。
关键词 井字梁 结构 设计 计算
一、井字梁结构的特点和应用
随着我国建筑业的快速发展，井字梁结构因其合理的受力特点和独特的结构布置方式，在工业、民用以及一些公共建筑中得到了较为广泛的应用。例如，会议室、大型阅览室以及一些礼堂、宾馆和商场等公共建筑的出入口和门厅。
井字梁结构是复杂的空间受力体系，属于交叉梁系，对于钢筋混凝土井字梁结构，由于梁板整体浇筑，各向梁布置没有主次之分，与其他一般结构布置相比，有以下显著特点：
1.各向梁协同工作，共同承担和分配楼面荷载，具有良好的空间整体性能。
2.比一般梁板结构具有较大的跨高比，对于层高受限且建筑上又需要大跨度的建筑，具有广泛的适用性。
3.由于减少了结构的高度和自重，梁截面也小于一般梁板结构中的主次梁，具有显著的经济效益。
4.施工便利，能提供整齐美观的天棚。当然，由于该结构形式的结构内力及变形计算是通过双向交叉梁间的变形协同来实现的，因此，其平面传力和受力相对复杂，结构分析难度也较大。井式梁结构有多种梁格布置方式，常用的有正交正式网格梁、正交斜向网格梁和斜交斜向网格梁、三向网格梁、设内柱的网格梁等。
另外，目前国内工程应用比较多的除一般混凝土井字梁结构外，还有预应力混凝土井字梁结构和劲性混凝土井字梁结构。
二、井字梁结构的一般布置原则
一般井字梁结构设计时，首先应选择合理的网格间距，确定井字梁截面高度并进行井字梁系布置，然后再进行结构受力分析和结构刚度分析。下面，就井字梁结构的布置做一简单介绍，仅供大家参考。
1.井字梁格间距的选择。梁格间距一般根据建筑要求和结构平面尺寸确定，通常取各方向跨度的1/12～1/6，且一般不超过4m。
2.井字梁截面高度的选择。常用的井字梁截面高度取短向跨度的1/20～1/15，同时应充分考虑结构两方向的荷载分配关系。
3.井字梁系布置。井字梁系布置很关键，不仅影响井字梁体系在两个方向的传力关系，而且也影响周边支撑结构的受力大小和刚度。通常梁系布置，有下列布置原则：（1）优先采用偶数布置。（2）优先采用双向井格相同的井字布置。当井字梁结构的周边支撑体系约束条件相同时，宜采用双向井格间距相同和双向井字梁线刚度相同的布置方式。
合理的结构布置是充分发挥井字梁结构优点的最关键的因素，这不仅体现在结构受力的合理性上，还体现在方案的经济性指标上。一般来说，合理的井字梁结构布置宜使两方向梁线刚度相同。井字梁结构体系的布置，决定了该结构体系的传力关系和受力关系；当井字梁结构布置在两个方向不等强时，结构的使用荷载主要由梁系较强的方向承担；井字梁结构布置中，两方向井字梁有的与框架柱相连，有的与周边环形梁相连。通过调整两方向井字梁之间以及同方向各井字梁之间的内力分配关系，从而实现设计的不同要求。
实际工程中，通常一个受力合理而且较为经济的井字梁结构，不仅需要进行概念设计，还需要从多次的反复计算和调整才能得到最终满意的结果。
三、一些构造要求和计算分析时应注意的问题
1.井字梁截面高度的取值以刚度控制为主，除考虑楼盖的短向跨度和计算荷载大小外，还应考虑其周边支承梁抗扭刚度的影响。
2.由于井字梁楼盖的受力及变形性质与双向板相似，井字梁本身有受扭成分，故宜将梁距控制在3 m以内，最大不应超过4 m。
3.井字梁一般可按简支端计算。
4.井字梁的支承井字梁楼盖四周可以是墙体支承，也可以是主梁支承。墙体支承的情况是符合计算图表的假定条件：井字梁四边均为简支。当只有主梁支承时，主梁应有一定的刚度，以保证其绝对不变形。
5.井字梁楼盖两个方向的跨度如果不等，则一般需控制其长短跨度比不能过大。长跨跨度L1与短跨跨度L2之比，L1/L2最好是不大于1.5，如大于1.5小于等于2，宜在长向跨度中部设大梁，形成两个井字梁体系或采用斜向布置的井字梁，井字梁可按45°对角线斜向布置。
6.两个方向井字梁的间距可以相等，也可以不相等。如果不相等，则要求两个方向的梁间距之比a/b=1.0～2.0。实际设计中应尽量使a/b在1.0～1.5之间为宜，最好按井字梁计算图表中的比值来确定，应综合考虑建筑和结构受力的要求，一般取值在1.2 m～3m较为经济，但不宜超过3.5 m。
7.井字梁结构跨中挠度较大，设计时不仅要求结构具有足够的强度，还要求结构具有足够的刚度，设计时应调整结构中各梁的最大的挠度值和最大裂缝宽度，以符合《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）的要求。井字梁的挠度f一般要求f≤1/250，要求较高时f≤1/400。
8.井字梁的楼板井字梁现浇楼板按双向板计算，不考虑井字梁的变形，即假定双向板支承在不动支座上。双向板的最小板厚为80 mm，且应大于等于板较小边长的1/40。
四、工程算例分析及介绍
目前，由于经济及技术的限制，新疆范围内砖混结构的建筑还是比较多，结构设计师在做办公楼和宿舍楼等公用建筑时经常会遇到井字梁结构形式；但对于井字梁结构的计算，很多设计师在设计时仍存在很多误区。针对这一问题，中国建筑工业出版社于2008年5月出版的《PKPM结构CAD软件问题解惑及工程应用实例解析》提供了较好的设计方法，可供许多触及井字梁设计的结构设计师们参考。
工程算例：某三层砖混结构宿舍楼扩建工程，三层层高均为3.3 m，建筑总高为10.350 m，8度抗震设防。JL1、JL2、JL3、JL4截面为250×450，BL1、BL2截面为240×500，梁板混凝土等级C20。
建筑长×宽为8.4×10.5 m，井字梁的双向区格尺寸均为2.1 m，这种情况做井字梁结构是比较经济合理的。
计算程序如下：
1.在PMCAD“人机交互”中按工程实际情况建模，墙体按砖墙输入；在“设计参数”中“总信息”一栏中“结构体系”选用“配筋砌体”，结构主材选用“砌体”。
2.“砌体信息及计算”中“砌体结构总信息”里“结构类型”选择“配筋砌块砌体结构”，然后进行抗震计算（可不输入边梁，或者输入边梁将边梁与井格梁相交的节点支座由刚接改为铰接），生成“SATWE数据”。
3.在SAT-8中进行井字梁计算及分析，读取“混凝土构件配筋及简图”，查看井字梁计算结果。
查看井格梁计算结果，计算配筋结果很小，但是井格梁的最大挠度与JL2端跨裂缝宽度较大，经过调整，井格梁及边梁的实际配筋为：JL1受力筋为3Ф20（HRB400级钢筋），JL2受力筋为5Ф22（HRB400级钢筋）。
关键词 井字梁 结构 设计 计算
一、井字梁结构的特点和应用
随着我国建筑业的快速发展，井字梁结构因其合理的受力特点和独特的结构布置方式，在工业、民用以及一些公共建筑中得到了较为广泛的应用。例如，会议室、大型阅览室以及一些礼堂、宾馆和商场等公共建筑的出入口和门厅。
井字梁结构是复杂的空间受力体系，属于交叉梁系，对于钢筋混凝土井字梁结构，由于梁板整体浇筑，各向梁布置没有主次之分，与其他一般结构布置相比，有以下显著特点：
1.各向梁协同工作，共同承担和分配楼面荷载，具有良好的空间整体性能。
2.比一般梁板结构具有较大的跨高比，对于层高受限且建筑上又需要大跨度的建筑，具有广泛的适用性。
3.由于减少了结构的高度和自重，梁截面也小于一般梁板结构中的主次梁，具有显著的经济效益。
4.施工便利，能提供整齐美观的天棚。当然，由于该结构形式的结构内力及变形计算是通过双向交叉梁间的变形协同来实现的，因此，其平面传力和受力相对复杂，结构分析难度也较大。井式梁结构有多种梁格布置方式，常用的有正交正式网格梁、正交斜向网格梁和斜交斜向网格梁、三向网格梁、设内柱的网格梁等。
另外，目前国内工程应用比较多的除一般混凝土井字梁结构外，还有预应力混凝土井字梁结构和劲性混凝土井字梁结构。
二、井字梁结构的一般布置原则
一般井字梁结构设计时，首先应选择合理的网格间距，确定井字梁截面高度并进行井字梁系布置，然后再进行结构受力分析和结构刚度分析。下面，就井字梁结构的布置做一简单介绍，仅供大家参考。
1.井字梁格间距的选择。梁格间距一般根据建筑要求和结构平面尺寸确定，通常取各方向跨度的1/12～1/6，且一般不超过4m。
2.井字梁截面高度的选择。常用的井字梁截面高度取短向跨度的1/20～1/15，同时应充分考虑结构两方向的荷载分配关系。
3.井字梁系布置。井字梁系布置很关键，不仅影响井字梁体系在两个方向的传力关系，而且也影响周边支撑结构的受力大小和刚度。通常梁系布置，有下列布置原则：（1）优先采用偶数布置。（2）优先采用双向井格相同的井字布置。当井字梁结构的周边支撑体系约束条件相同时，宜采用双向井格间距相同和双向井字梁线刚度相同的布置方式。
合理的结构布置是充分发挥井字梁结构优点的最关键的因素，这不仅体现在结构受力的合理性上，还体现在方案的经济性指标上。一般来说，合理的井字梁结构布置宜使两方向梁线刚度相同。井字梁结构体系的布置，决定了该结构体系的传力关系和受力关系；当井字梁结构布置在两个方向不等强时，结构的使用荷载主要由梁系较强的方向承担；井字梁结构布置中，两方向井字梁有的与框架柱相连，有的与周边环形梁相连。通过调整两方向井字梁之间以及同方向各井字梁之间的内力分配关系，从而实现设计的不同要求。
实际工程中，通常一个受力合理而且较为经济的井字梁结构，不仅需要进行概念设计，还需要从多次的反复计算和调整才能得到最终满意的结果。
三、一些构造要求和计算分析时应注意的问题
1.井字梁截面高度的取值以刚度控制为主，除考虑楼盖的短向跨度和计算荷载大小外，还应考虑其周边支承梁抗扭刚度的影响。
2.由于井字梁楼盖的受力及变形性质与双向板相似，井字梁本身有受扭成分，故宜将梁距控制在3 m以内，最大不应超过4 m。
3.井字梁一般可按简支端计算。
4.井字梁的支承井字梁楼盖四周可以是墙体支承，也可以是主梁支承。墙体支承的情况是符合计算图表的假定条件：井字梁四边均为简支。当只有主梁支承时，主梁应有一定的刚度，以保证其绝对不变形。
5.井字梁楼盖两个方向的跨度如果不等，则一般需控制其长短跨度比不能过大。长跨跨度L1与短跨跨度L2之比，L1/L2最好是不大于1.5，如大于1.5小于等于2，宜在长向跨度中部设大梁，形成两个井字梁体系或采用斜向布置的井字梁，井字梁可按45°对角线斜向布置。
6.两个方向井字梁的间距可以相等，也可以不相等。如果不相等，则要求两个方向的梁间距之比a/b=1.0～2.0。实际设计中应尽量使a/b在1.0～1.5之间为宜，最好按井字梁计算图表中的比值来确定，应综合考虑建筑和结构受力的要求，一般取值在1.2 m～3m较为经济，但不宜超过3.5 m。
7.井字梁结构跨中挠度较大，设计时不仅要求结构具有足够的强度，还要求结构具有足够的刚度，设计时应调整结构中各梁的最大的挠度值和最大裂缝宽度，以符合《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）的要求。井字梁的挠度f一般要求f≤1/250，要求较高时f≤1/400。
8.井字梁的楼板井字梁现浇楼板按双向板计算，不考虑井字梁的变形，即假定双向板支承在不动支座上。双向板的最小板厚为80 mm，且应大于等于板较小边长的1/40。
四、工程算例分析及介绍
目前，由于经济及技术的限制，新疆范围内砖混结构的建筑还是比较多，结构设计师在做办公楼和宿舍楼等公用建筑时经常会遇到井字梁结构形式；但对于井字梁结构的计算，很多设计师在设计时仍存在很多误区。针对这一问题，中国建筑工业出版社于2008年5月出版的《PKPM结构CAD软件问题解惑及工程应用实例解析》提供了较好的设计方法，可供许多触及井字梁设计的结构设计师们参考。
工程算例：某三层砖混结构宿舍楼扩建工程，三层层高均为3.3 m，建筑总高为10.350 m，8度抗震设防。JL1、JL2、JL3、JL4截面为250×450，BL1、BL2截面为240×500，梁板混凝土等级C20。
建筑长×宽为8.4×10.5 m，井字梁的双向区格尺寸均为2.1 m，这种情况做井字梁结构是比较经济合理的。
计算程序如下：
1.在PMCAD“人机交互”中按工程实际情况建模，墙体按砖墙输入；在“设计参数”中“总信息”一栏中“结构体系”选用“配筋砌体”，结构主材选用“砌体”。
2.“砌体信息及计算”中“砌体结构总信息”里“结构类型”选择“配筋砌块砌体结构”，然后进行抗震计算（可不输入边梁，或者输入边梁将边梁与井格梁相交的节点支座由刚接改为铰接），生成“SATWE数据”。
3.在SAT-8中进行井字梁计算及分析，读取“混凝土构件配筋及简图”，查看井字梁计算结果。
查看井格梁计算结果，计算配筋结果很小，但是井格梁的最大挠度与JL2端跨裂缝宽度较大，经过调整，井格梁及边梁的实际配筋为：JL1受力筋为3Ф20（HRB400级钢筋），JL2受力筋为5Ф22（HRB400级钢筋）。