井字梁结构梁截面尺寸的确定

(英文摘要见第 59 页)
第 11 卷第 1 期 李向辉等 :关于单元式住宅设计中的几个问题 59
或过分强调就不可避免地走向了谬误 。现在一些 保护不相衬等等 。形成的直接后果不仅是改善不 住宅工程的招标 、评标 、审批时 ,开发商审 、批部门 了城市形象 ,反而极大破坏了城市的面貌 ,在这一 根本不看平面 ,只看表现图 ,甚至只看模型 ,就以此 点上 ,建筑师应正确认识到自己的责任 。 来确定方案 ,这在世界各国大概都是极为罕见的 。 以上种种问题 ,在目前许多单元式住宅设计中 在这种错误倾向的引导下 ,许多建筑师就千方百计 都不同程度的存在 ,要想加以克服 ,实际上也十分 的迎合开发商或主管部门的口味 ,放松了设计中对 简单 ,只要建筑师在住宅设计中正确认识到自己的 于功能布局及空间形式等方面的追求 ,转而把重点 责任 ,处处坚持“以人为本”的原则 ,不盲从所谓的 放到了建筑的立面及造型上来 ,不认真考虑自己的 潮流 ,那么解决这些问题 ,走出住宅设计中的误区 具体设计中的实际情况 ,将一些构件符号等生搬硬 的时间也就指日可待了 。 套在建筑上 ,片面追求外部形式上的新奇 ,这样自 参考文献 : 然就产生了住宅设计中很多的问题 ,或是建筑外部 [ 1 ]朱霭敏. 跨世纪的住宅设计[ M ]. 北京 :中国建筑工业出 形式与其内部功能不符 ,或是建筑外部与周围环境 版社 ,1999.
A1 234. 3
941. 3
2. 59
132. 2
使最大剪力处 ,配置适当箍筋即可解决问题 。至于纵横梁
A2 450. 9
1 780
2. 59
249. 9
之间荷载的传递值 ,也是很小的 ,不会在纵横梁交叉处产生
A3 633. 9
2 546
2. 59
357. 5
过大的集中荷载传递 。因为在交叉点处 ,一个方向的梁向
井字梁结构梁截面尺寸的确定
程建敏1 ,张进红2
(1. 河南城建高专 ,河南 平顶山 467001 ;2. 平煤集团一矿 ,河南 平顶山 467001)
摘 要 : 井字梁截面大小对井字梁结构设计荷载影响很大 ,实际工程中经常存在井字梁截面设计尺寸 过大而影响其经济指标的现象 。本文主要论述井字梁与普通梁在确定梁截面上的不同 ,从而 有效减小井字梁截面尺寸 ,达到减小荷载 、节约材料用量的目的 。
关键词 : 井字梁 ;截面尺寸 ;经济性 中图分类号 : TU318 文献标识码 :A
1 影响井字梁截面尺寸的因素 不适用钢网架结构的大空间民用建筑楼 (屋) 盖多采用 井字梁结构 ,优点是可以降低梁的高度 ,从而增加房屋净 空 ;另一方面 ,井字梁本身也有建筑美观的特点 。由于井字 梁结构梁的数量较多 ,因此 ,井字梁断面的大小将直接影响 到井字梁结构的混凝土用量 ,同时 ,由于井字梁重量将折算 成井字梁结构的面荷载 ,所以 ,井字梁断面大小又要影响到 井字梁的配筋 。这一点与普通的受力梁不同 。普通梁构件 自身重量对其所承受荷载影响不大 ,一般来说 ,在梁所承受 的荷载不变的情况下 ,梁截面增大 ,其配筋会减小 ;梁截面 减小 ,配筋会增大 。 一般的混凝土梁受力构件 ,要求断面宽度不小于 200 mm 。井字梁的截面宽度如何确定 ,各种书籍对此都没有 专门论述 。实际设计中 ,都是按普通混凝土梁截面宽度确 定 。笔者认为 ,由于井字梁结构纵横方向的梁能起到侧面 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 ,因此井字梁的截面宽度尺寸可以比普通梁的截面 宽度尺寸窄一些 。我们在确定井字梁截面宽度时 ,可以考 虑以下几个方面 。 1. 1 斜截面抗剪 当梁截面高度确定以后 ,在确定梁截面宽度时 ,应能满 足梁斜截面抗剪的需要 。由于井字梁结构的特点是梁间距 不大 ,荷载由所有井字梁共同承担 ,因此 ,井字梁的剪力一 般不会太大 ,为减小梁截面宽度创造了条件 。比如 ,平面尺 寸为 12 m ×12 m ,井格尺寸为 2 m ×2 m 井字楼盖 ,当 q = 8 kN/ m2 时 ,井字梁的最大剪力为 60. 16 kN 。 1. 2 受力钢筋摆放的需要 梁的宽度应能摆放两根纵筋 。比如 ,受力筋为 2 22 时 ,梁的最小宽度应是 25 ×2 + 22 ×2 + 25 = 119 mm 。一般
浇板作为梁的翼沿处于受压区 ,对井字梁结构的稳定有好
A6 1 243 B1 220. 7
3 908 646
5. 94 7. 92
548. 7 120. 9
B2 415. 1
1 215
7. 92
227. 5
B3 560. 9
1 642
7. 92
307. 4
B4 638. 4
1 869
7. 92
349. 9
A4 771. 1 A5 854. 3 A6 883. 4 B1 156. 9 B2 295. 1 B3 398. 6 B4 453. 7
3 199 3 623 3 746 619. 3 1 165 1 574 1 792
2. 59 2. 59 2. 59 3. 45 3. 45 3. 45 3. 45
表 2 梁截面为 180 mm ×900 mm 时受力钢筋及混凝土用量
弯矩 受力纵筋 混凝土 受力纵筋 梁号
(kN·m) 面积 (mm2) 用量 (m3) 重量 (kg)
处 ,为减小井字梁断面宽度创造了更有利的条件 。尤其应 避免个别井字梁支座刚性连接的情况 ,因为刚性连接会引 起个别梁刚度增大 ,从而使该梁承受较大的荷载并出现上 部受拉的情况 ,对确定整个井字梁断面不利 。 3. 2 井字梁的荷载 当井字梁 (屋) 盖的荷载为均布荷载时对其受力最为有 利 ,这样可以使井字梁构件的内力不发生大的突变 ,避免个 别截面受力过大而影响整个井字梁的截面尺寸确定 。尤其 应避免过大集中力作用在井字梁楼 (屋) 盖上 ,因为过大集 中力会使得集中力作用点附近的井字梁产生很大的剪力和 弯矩 。从而影响井字梁的截面尺寸确定 。 3. 3 井字梁附加箍筋和负筋的设置 在实际工程中 ,也有在井字梁交叉位置设置吊筋的情 况 ,如果井字梁结构建立合理 ,受力条件合理 ,是没有必要 设置吊筋的 。正如前面所述 ,由于井字梁的剪力都不大 ,即
第 11 卷第 1 期 2002 年 3 月
Journal
河 of
南城 Henan
建高等专科学校学报 Urban Construction J unior College
Vol. 11 No. 1 Mar. 2002
文章编号 :1008 - 5769 (2002) 01 - 0054 - 02
449. 1 508. 7 525. 8 86. 9 163. 6 220. 9 251. 6
另一个方向的梁传递的荷载 ,为 P = kqab , k 为小于 1 的荷 载传递系数 。当井格尺寸 a = b = 1. 5 m ,荷载 q = 10 kN/ m2 时 , P 将是一个小于 22. 5 kN 的值 。由此可见 ,在井格 梁交叉点处是没有必要设置吊筋来承担井字梁之间所传递 的集中荷载 ,但应保证在井字梁交叉处梁侧设置有箍筋 ,可 在设计图纸中注明即可 。如果井字梁支座为简支 ,且承受
受力纵筋总量 :5 848 kg ;受力纵筋每平方米用量 :
均布荷载的情况下 ,就无须为井字梁专门设置受力负筋 。
13. 53 kg ;梁混凝土总量 :56. 09 m3 ;梁混凝土每平方米用 因为矩形井字梁结构边界长宽比在一定范围内 ,井字梁结
量 :0. 13 m3 .
构的上部为受压区 ,下部为受拉区 。虽然存在一个方向的
1999 年设计的平顶山市盐管局综合办公楼扩建工程顶层 [ 2 ]建筑结构综合设计手册编制委员会. 建筑结构综合设计
大空间 18 000 mm ×12 000 mm ,采用井字Biblioteka Baidu屋盖 ,井格尺
手册[ M ] . 郑州 :河南科学技术出版社 ,1990.
寸 1 500 ×1 500 ,井字梁截面尺寸 150 ×600 。由于这些工
收稿日期 :2001 - 07 - 26 第一作者简介 :程建敏 (1965 —) ,男 ,河南禹州人 ,河南城建高专工程师 ,国家一级注册结构工程师 ,主要从事建筑结构设
计研究工作 。
第 11 卷第 1 期 程建敏等 :井字梁结构梁截面尺寸的确定 55
情况下 ,井字梁的最小截面宽度可取 120 mm 。 1. 3 根据井格大小确定梁截面宽度 井格越小 ,井字梁的侧向约束作用越大 ,梁截面宽度可 以小一些 ;反之 ,井格越大 ,井字梁的侧向约束作用越小 ,井 字梁的截面宽度应适当大一些 。 1. 4 应满足支承楼板的需要 井字梁要支承楼 (屋) 面板 。因此 ,当楼 (屋) 面板为预 制板时 ,梁宽度应不小于 160 mm ,当为现浇板时 ,梁宽度的 确定不受此限制 。井字梁结构应优先采用现浇楼 (屋) 面 板 ,这样可增加房屋净空 ,同时 ,现浇板与井字梁浇为一整 体后 ,可以改善井字梁结构的受力性能 。
q = (6. 94 + 0. 81 + 2. 85 + 2. 5) ×1. 2
程中的井字梁都采用了较小的截面尺寸 (主要是减小截面
+ 0. 5 ×1. 4 = 16. 42 kN/ m2
宽度) ,从而减少了混凝土用量和钢筋用量 ,提高了井字梁
表 1 梁截面为 300 mm ×1 200 mm 时受力钢筋及混凝土用量 结构的经济性能 。同时 ,井字梁截面宽度的减小 ,也使得井
井字截面尺寸 ,对井字梁结构的经济指标有很大影响 。
件 ,按一定的要求 ,在两个方向的梁底配置受拉钢筋 ,上部
笔者于 1996 年设计的平顶山市中医院药剂综合楼顶 配置架立筋即可 。
层空间尺寸为 16 000 mm ×12 000 mm ,采用井字梁屋盖 , 参考文献 :
井格尺寸为 1 600 ×1 700 ,井字梁截面尺寸为 150 ×600 。 [ 1 ] GBJ 10 - 89. 混凝土结构设计规范[ S] .
弯矩 梁号
( kN·m) A1 329. 7
受力纵筋
面积 (mm2) 982
混凝土 用量 (m3)
5. 94
受力纵筋 重量 (kg)
137. 9
字梁结构不那么笨拙 ,增强了井字梁的建筑艺术性 。 3 建立合理的井字梁结构体系 3. 1 井字梁的边界条件
A2 634. 5
1 857
5. 94
260. 7
图 1 24 000 mm ×18 000 井字梁结构平面 2 井字梁截面尺寸与经济指标的关系 某场馆屋盖平面尺寸为 24 000 mm ×18 000 mm ,井格 尺寸为 2 000 mm ×2 000 mm ,井格数为 12 ×9 (见图 1) ,设 计井字梁截面尺寸为 300 mm ×1 200 mm ,屋面活菏载 0. 5 kN/ m2 ,屋面荷载 2. 85 kN/ m2 ,板底 (包括梁侧) 抹灰 0. 81 kN/ m2 ,现浇板 100 mm 厚 2. 5 kN/ m2 ,梁自重折算面荷载 6. 94 kN/ m2 。井字梁截面荷载设计值 :
受力纵筋总量 :6 101 kg ;受力纵筋每平方米用量 : 14. 12 kg ;梁混凝土总量 :128. 7 m3 ;梁混凝土每平方米用 量 :0. 298 m3 . 梁截面如改为 180 ×900 ,则梁侧及板底抹灰 0. 37 + 0. 3 = 0. 67 kN/ m2 ,梁自重 3. 12 kN/ m2 ,井字梁结构荷载设计值 : q = (3. 12 + 0. 67 + 2. 85 + 2. 5) ×1. 2 + 0. 5 ×1. 4 = 11. 67 kN/ m2 。
通常井字梁的边界为简支支座 ,为了使井字梁结构受
A3 891. 9
2 656
5. 94
372. 9
力合理 ,井字梁支座处不要出现与井字梁刚性连接混凝土
A4 1 085
3 337
5. 94
468. 5
柱 、墙等支座 ,以保证井字梁结构上部受压 、下部受拉 。现
A5 1 202
3 779
5. 94
530. 6
经比较可以看出 ,前者梁截面虽然大 ,但受力钢筋用量 梁向另一方向的梁传递荷载的情况 ,但两个方向的梁并无
并没有减少 ,反而稍有增加 。如果再把箍筋用量考虑进去 , 严格意义上的主次梁之分 。对于井字梁结构的设置 ,更应
其钢筋用量将比后者增加许多 。由此可以看出 ,合理确定 体现其整体受力的特点 。就象是四边简支的双向受力构