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井字梁结构设计中的几个常见问题
摘要:由于钢筋混凝土井字梁能给建筑提供较大空间,所以井字梁结构在建筑中被广泛应用,本文从井字梁设计中的构造、设计原则、截面确定、结构布置、配筋等几个方面进行了阐述。
关键词:井字梁双向受力结构布置
0 引言
由于井字梁在横纵两个方向都有较大的刚度,适用于使用上要求有较大空间的建筑,如民用房屋的门厅、餐厅、会议室和展览大厅等。所以井字梁结构体系以其受力和布置方式的合理性,得到了广泛的应用,现介绍几种井字梁结构在设计中几个问题,供大家参考。
1 井字梁结构的特点:
钢筋混凝土井字梁是从双向板演变而来的一种结构形式。当其跨度增加时,板厚相应也随之加大。但是,由于板厚而自重加大,而板下部受拉区域的混凝土往往被拉裂不能参见工作。因此,在双向板的跨度较大时,为了减轻板的自重,我们可以把板的下部受拉区的混凝土挖掉一部分,让受拉钢筋适当集中在几条线上,使钢筋与混凝土更加经济、合理地共同工作。这样双向板就变成为在两个方向形成井字式的区格梁,这两个方向的梁通常是等高的,不分主次梁,一般称这种双向梁为井字梁。
能形成规则的梁格,顶棚较美观。常用的梁格布置形式有:正交正放、正交斜放、斜交斜放等。
比一般梁板结构具有较大跨高比,较适用于受层高限制且要求大跨度的建筑。
2 井字梁结构的设计原则
当井字梁周边有柱位时,可调整井字梁间距以避开柱位,靠近柱位的区格板需作加强处理,若无法避开,则可设计成大小井字梁相嵌的结构形式。
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/,,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。
梁格间距的确定一般是根据建筑上的要求和具体的结构平面尺寸确定,通常取跨度的1/12~1/6,且一般不宜超过4m,同时还应综合考虑刚度和经济指标要求。
与柱连接的井字梁或边梁按框架梁考虑,必须满足抗震受力(抗弯、抗剪及抗扭)要求和有关构造要求。梁截面尺寸不够时,梁高不变,可适当加大梁宽。
井字梁最大扭矩的位置,一般情况下四角处梁端扭矩较大,其范围约为跨度的1/4~1/5。建议在此范围内适当加强抗扭措施。
3 井字梁截面尺寸的确定
一般的混凝土框架梁截面宽度不宜小于200mm,由于井字梁结构纵横方向梁能起到侧面相互约束作用,使得梁截面宽度较小时,也不会发生侧向失稳破坏。因此井字梁截面宽度尺寸可比普通梁截面宽度小一些。通常井字梁宽度b取1/3(h较小时)1/4(h较大时),但梁宽不宜小于120mm。
两个方向的井字梁的高度h应相等,一般常用的井字梁截面高度为跨度的1/20~1/15,当结构在两个方向的跨度不一样时,取短跨跨度。
井字梁的挠度f一般要求f≤1/250,要求较高时f≤1/400。
井字梁和边梁的节点宜采用铰接节点,但边梁的刚度仍要足够大,并采取相应的构造措施。若采用刚接节点, 边梁需进行抗扭强度和刚度计算。边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%。对于边梁截面高