劉嘉杰

（江門(mén)市建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣東江門(mén) 529000）

0 引言

近年來(lái)，人們居住的建筑需要更穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，這就導(dǎo)致井字梁設(shè)計(jì)技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)中經(jīng)常得到應(yīng)用，比如學(xué)校、法院等大型建筑。運(yùn)用井字梁設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)的建筑可以很好地解決建筑需要很大空間的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，因?yàn)榫爸铝航Y(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(qiáng)、增強(qiáng)空間的整體效果，是建筑設(shè)計(jì)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(diǎn)，而且還十分大方與美觀，所以在廣東江門(mén)市的建筑當(dāng)中比較常見(jiàn)。本文就廣東江門(mén)市建筑中常用的井字梁設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行分析，并探討該技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中的作用和應(yīng)用。

1 井字梁結(jié)構(gòu)的定義

井字梁設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)常應(yīng)用在空間跨度較大的大型建筑當(dāng)中。井字梁設(shè)計(jì)技術(shù)是一種由鋼筋混凝土雙向板經(jīng)過(guò)不斷進(jìn)化發(fā)展而成的技術(shù)，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(mǎn)足大空間建筑需要巨大空間的要求[1]。井字梁設(shè)計(jì)技術(shù)的本質(zhì)是雙向受力的，它具有很好的支撐性能，可以進(jìn)行雙向支撐，而且在施工時(shí)可以隨意調(diào)節(jié)施工高度，提高空間利用率，同時(shí)還能使建筑變得更加美觀。在運(yùn)用井字梁設(shè)計(jì)技術(shù)時(shí)，要明白其本質(zhì)是如何進(jìn)行受力的，一般來(lái)說(shuō)，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(guān)系，而且調(diào)節(jié)井字梁的端部尺寸就可以進(jìn)行相應(yīng)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(shè)計(jì)技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)，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(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)之前需要做好充分的準(zhǔn)備工作，了解其結(jié)構(gòu)本質(zhì)，充分做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)劃，并不斷進(jìn)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(guān)參數(shù)，保證井字梁設(shè)計(jì)技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2 井字梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 設(shè)計(jì)原則

在進(jìn)行井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量，要巧妙避開(kāi)建筑的結(jié)構(gòu)柱，這樣就要求設(shè)計(jì)者需要采用井字梁間距的調(diào)整方式，對(duì)井字梁的間距進(jìn)行調(diào)整，從而避開(kāi)結(jié)構(gòu)柱。在進(jìn)行井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還要精確計(jì)算配筋計(jì)算值，因?yàn)槿绻浣钣?jì)算出現(xiàn)錯(cuò)誤的話，就會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)因受力過(guò)度而出現(xiàn)安全隱患。進(jìn)行井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還需要保證兩個(gè)方向的跨度不能太大，需要設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)達(dá)到設(shè)計(jì)穩(wěn)定性要求。為了形成兩個(gè)井字梁結(jié)構(gòu)體系，可以不在樓蓋的長(zhǎng)跨上運(yùn)用大梁進(jìn)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(kuò)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(shí)現(xiàn)建筑樓面荷載的傳遞[2]。井字梁設(shè)計(jì)原則最后一點(diǎn)是在進(jìn)行井字梁扭矩測(cè)定時(shí)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(shè)計(jì)技巧

井字梁樓蓋配筋設(shè)計(jì)是井字梁設(shè)計(jì)技術(shù)的核心。為了做好這項(xiàng)工作，確保設(shè)計(jì)效果和質(zhì)量，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際需求，在設(shè)計(jì)中應(yīng)掌握以下有關(guān)技能。①鋼筋安置技術(shù)。井字梁結(jié)構(gòu)存在兩個(gè)方向交叉的現(xiàn)象。為了保證施工設(shè)計(jì)的準(zhǔn)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(shí)候要放在兩個(gè)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(shè)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(jìn)行配筋的設(shè)置時(shí)，需要著重解決如何放置支座的問(wèn)題。因?yàn)閷?duì)井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，其相交的節(jié)點(diǎn)不能作為支撐支座，支撐支座只能是兩端的支座。所以設(shè)計(jì)師在對(duì)底部鋼筋進(jìn)行設(shè)置的時(shí)候，要將底部鋼筋兩端的支撐支座拉扯開(kāi)來(lái)，不能使底部鋼筋斷開(kāi)，只有這樣才能保證井字梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；③在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)不需要設(shè)計(jì)附加橫向鋼筋，對(duì)于設(shè)計(jì)主次梁鋼筋來(lái)說(shuō)，附加橫向鋼筋往往是需要進(jìn)行設(shè)計(jì)的。但是對(duì)于井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，并不存在主梁和次梁之分，所以在進(jìn)行井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候并不需要設(shè)計(jì)附加橫向鋼筋[3]。取而代之的是設(shè)計(jì)構(gòu)造面筋，設(shè)計(jì)在梁相交處的梁的上部，可以抵抗不均勻荷載產(chǎn)生的負(fù)彎矩。井字梁結(jié)構(gòu)無(wú)主次梁之分如圖1 所示。

圖1 井字梁結(jié)構(gòu)無(wú)主次梁之分

2.3 井字梁結(jié)構(gòu)布置

井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置分為設(shè)有外伸懸挑部分的井字梁、設(shè)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(gè)方面。設(shè)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(jìn)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(duì)于設(shè)有內(nèi)柱的井字梁來(lái)說(shuō)，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(shè)主梁，而且在對(duì)主梁和次梁進(jìn)行布置時(shí)，應(yīng)該根據(jù)具體情況進(jìn)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(xiàng)布置，這樣的優(yōu)點(diǎn)是可以充分利用建筑空間，增加其有效空間，可以使計(jì)算高度得到降低，有效發(fā)揮空間作用。斜交井字梁是對(duì)于房屋頂矩形平面的長(zhǎng)寬比值來(lái)說(shuō)的，其比值大于1.5，相比正交井字梁，這樣會(huì)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(yīng)用

3.1 鋼混井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)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(shè)計(jì)主要應(yīng)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(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的一個(gè)新的受力方式。因?yàn)樗慕Y(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(kuò)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(shí)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(shè)計(jì)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(yīng)控制良好，不允許超過(guò)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(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

在鋼筋混凝土梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工過(guò)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(shè)計(jì)等有效措施控制產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象。首先，在設(shè)計(jì)上，為了保證井梁結(jié)構(gòu)的剛性和強(qiáng)度足夠大，鋼筋能夠滿(mǎn)足施工要求，橫梁的橫截面寬度不應(yīng)太小，且現(xiàn)澆板負(fù)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(qiáng)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(yǔ)

井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)廣泛應(yīng)用于大型空間建筑，如商場(chǎng)、學(xué)校、展覽館等。該技術(shù)應(yīng)用于上述幾種建筑結(jié)構(gòu)中，不僅可以擴(kuò)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(mǎn)足該類(lèi)建筑對(duì)于超大空間的需求。本文對(duì)鋼筋混凝土井梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行分析，指出設(shè)計(jì)者在進(jìn)行井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)注意的問(wèn)題，確保井字梁設(shè)計(jì)與應(yīng)用的合理性。