井字梁结构设计方法探讨

模型一： 以主梁的形式输入井字梁；
模型二： 以主梁的形式输入井字梁， 并将各井字梁与 边梁的结点设为铰接；
模型三： 以主梁的形式输入井字梁， 并在边梁下设置 墙体以约束边梁的变形；
模型四： 以主梁的形式输入井字梁， 在边梁下设置墙 体， 并将各井字梁与边梁的结点设为铰接； 模型五： 以次梁的形式输入井字梁 。
（Huazhong Universityof Science and Technology，Wuhan 430074,China ）
【摘要】 随着我国经济的蓬勃发展， 井字梁形式结构由于其能提供大空间、 受力合理、 美观舒适等特点， 在工业与民用建筑中得到
了较为广泛的应用。 结合工程实例， 对使用 SA TW E 结构设计软件进行井字梁设计的计算原理进行了讨论， 并通过将几种建模方式 TW E 软件进行井字梁结构设计的问题进行了探讨。 与计算手册的计算结果相比较， 对如何合理地使用 SA
现最大挠度超限是普遍情况，根据笔者的建模 和 工 程 经 SATWE 给出的最大挠度过大 。针对软件计算结果中挠 验， 度大 、 裂缝多 、 扭矩大的问题， 设计人员应严格按照井字梁 的相关构造要求进行设计， 并采取构造措施加强边梁与井 四角处梁端等薄弱部位， 并在边梁中配置抗扭 字梁结点 、 钢筋 。 施工支模时可令梁中部起拱 L/250 （L 为梁跨度） 以减 小挠度 。 3） 建立正确的井字梁 SATWE 模型， 可以计算得到可 靠的内力和配筋结果， 与此同时， 手算结果可以使设计人 员对于理想状况下结构的内力大小有一个定量的认识 。 相 比之下 SATWE 的计算结果较为保守，建议采用 SATWE 计算内力和配筋之后，依据计算手册进行手算以验算 、 对 比和修正 。 【参考文献】
2 问题的提出
一般使用 SATWE 进行井字梁设计的主要问题有如下 几点： 1）井字梁如何建模： 以主梁还是次梁的形式输入井字
【作者简介】 段剑林 70
（1987~ ） ， 男， 云南大理人， 助理工程师， 从事结构抗
震与预应力混凝土研究， （电子信箱 ） hustduan@。
梁； 井字梁与边梁的连结形式； 2）SATWE 计算结果存在的问题：井字梁跨中最大挠 度极大； 结点处易出现裂缝超限； 边梁扭矩较大； 3）电算结果和手算结果相比有较大差异 。 根据笔者搜集的资料， 针对以上问题， 设计人员一般 采取如下做法： 1）井字梁采用主梁输入； 为了防止边梁扭矩过大， 将 井字梁与边梁结点处设置成铰接； 2） 在边梁下设置墙体， （不考虑边梁变形） 以减小井字 梁跨中挠度； 3） 使用电算结果进行设计， 手算的结果作为参考 。 为了验证以上做法的正确性， 得出正确的设计方法， 进 行如下的井字梁设计 。
同时， 分别采用 《建筑结构静力计算实用手册》 和 《井 字梁结构静力计算手册》 中的方法进行手算，计算结果见 表 1 和图 2 、 图 3。
A1
3 井字梁实例的计算
井字梁楼盖适用于两个方向跨度相等或相近的结 一般要求井字梁梁 构中， 混凝土强度等级应大于 C20 ， 高 取 h=L/16~L/20 （L 为 梁 的 短 边 跨 度） ，梁宽取 b=h/3~h/4 并不宜小于 120mm ， 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% ， 一般至少要高出 100mm 以上， 也可按单跨 梁 的 梁 高 选 取 h=L/8~L/12 （L 为 边 梁 跨 度） ， 井字梁楼
荷载分配法，是以横向梁分配荷载为基本未知量，满足静 力平衡条件及竖向位移协调原理，从而建立井字梁网格点 线性方程组， 求解得到横 、 纵向梁的分配荷载， 然后再分别 按单向梁的计算方法进行计算 [2] [3] 。 而电算使用有限元方 法分析空间交叉梁系来计算井字架结构 。 众所周知， SATWE 中 并 没 有 专 门 用 于 井 字 梁 设 计 的 模块， 所以对于如何使用 SATWE 进行井字梁设计， 不同的 设计人员给出了不同的建议，致使计算结果差别较大 。 为 此，本文将结合工程实例利用 SATWE 软件进行井字梁设 计，并将常用的几种建模方法与手算结果进行对比，以期 得出使用 SATWE 进行井字梁设计时的合理的分析建模方 法。
勘
误
《折线形 本 刊 2010 年第 12 期第 31 页 钢箱柱在常轴力 、 循环水平荷 载作用下的 滞回性能分析》 一文中， 第二作者张伟的工 作单位地址有误， 应将 “ 益阳 ” 改为 “ 岳阳 ” 。 同 理 ， 应 将 其 英 文 地 址 “ Yiyang” 改 为 “ Yueyang” 。 特此更正， 并向作者和读者致 歉。 《工程建设与设计》 编辑部 2010 年 12 月 20日
128.6 156.2 71.0 158.5 44.3 127.3 127.3
13.63 48.8 17.22 64.0 6.15 15.6 17.65 65.8 18.3 13.9
图 2 井字梁计算弯矩对比
图 1 井字梁结构平面图 根据不同设计人员的建议，在 SATWE 中进行井字梁 结构设计有不同的建模方式，为比较计算结果的合理性， 本文共建立如下五个计算模型： 图 3 井字梁计算挠度对比 71
5 结论和建议
综上所述，利用 SATWE 软件进行井字梁楼盖设计 时， 应注意如下几点： 1） 以主梁的形式在 SATWE 中输入井字梁， 井字梁端 不宜设置铰接， 边梁下有剪力墙或连接良好的砖墙时可以 在边梁下布置墙体 。 2）由于边梁的变形， 井字梁的实际挠度大于弹性挠 72
【Abstract】 With the vigorous development of chinese economy, cross-beam structure is widely used in industrial and civil
buildings because it can provide large space while it is beautiful and comfortable. combined with the engineering practice, the calculation theory of SATWE structure design software of cross-beams analysis is discussed, and results of several kinds of modeling method is compared to the manual calculation result. Finally, how to rationally use SATWE software to design cross-beam structure is discussed.
弯矩 ／ （ｋＮ·ｍ）
· M （ / kN m ）

盖的楼板最小板厚为 80mm 且应大于或等于板较小边长的 1/40 。 图 1 是一个典型的井字梁楼盖， 有关参数为： 混凝土 板厚 80mm ， 井字 梁 截 面 200 mm × 600mm ， 强度等级 C30 ， 柱截面 800mm × 800mm ， 恒荷 边梁截面 250mm × 900mm ， 载 8kN/mm2。
1 引言
随着我国经济的蓬勃发展，井字梁形式结构由于其能 提供大空间 、 受力合理 、 美观舒适等特点， 在工业与民用建 筑中得到了较为广泛的应用 。 钢筋混凝土井字梁是从钢筋 混凝土双向板演变而来的一种结构形式，由于双向板是受 弯构件， 随着跨度增大， 板厚也随之增大 。 为了减轻自重， 节约材料，可以把板下部的受拉区混凝土挖掉一部分， 用 钢筋承担拉力，这样双向板就成为了在两个方向形成井字 式的区格梁，两个方向的梁通常是等高的，我们称这种双 向梁为井字梁 。 在实际工程设计中， 设计人员进行井字梁设计的方法 主要有手算和电算两种 。 其中手算一般根据 《建筑结构静 力计算实用手册》 和 《井字梁结构静力计算手册》 等计算手 册中给出的表格进行计算，而电算一般使用 SATWE 结构
工程建设与设计
Construction & Design For Project
井字梁结构设计方法探讨
The Discussion of Cross-beam Structure Design Method
段剑林， 张耀庭
（华中科技大学， 武汉 430074 ） DUANG Jiang-ling,ZHANG Yao-ting
【１】 GB 50010-2002 混凝土结构设计规范 [S]. 【２】 浙江大学 . 建筑结构静力计算实用手册 [K]. 北京： 中国建筑工 业出版社 ,2009. 【３】 包福廷 . 井字梁结构静力计算手册 [K] . 北京： 中国建筑工业出 版社 ,1989.
【收稿日期】 2010-09-21
SA TW E； 井字梁； 结构模型 【关键词】
【Key words 】SATWE;cross-beam; structure model
【中图分类号】 TU375.1
【文献标志码】 A
【文章编号】 1007-9467 （2011 ） 01-0070-03
设计软件进行设计 。 手算方法的原理是结构力学理论中的
挠度 ／ｍｍ
工程建设与设计
Construction & Design For Project
度， 但小于软件给出的最大挠度 。 井字梁 SATWE 模型中出
4 计算结果分析
通过观察表 1 中的计算结果可知， 电算与手算结果存 在一定的差别， 其中模型一的计算结果与手算结果最为接 近， 且越靠近中间的梁， 电算 、 手算结果越一致， 模型一的 最大弹性挠度与手算所得挠度结果也非常接近 。 其它几个 笔者还计算 模型的计算结果与手算结果相差较大 。 此外， 了几个规模更大的井字梁， 结果都符合这些规律 。 对于出 现这样的结果， 原因可以分析如下： 1）电算 、 手算方法计算假定不同： 手算法假定梁端无 论是固接还是铰接， 均没有竖向位移； 而 SATWE 采用空间 交叉梁系计算井字梁结构， 由于边梁刚度较小， 计算软件 在计算过程中考虑边梁的变形， 内力按照结点位移进行分 配， 会使受力结果偏大 。 而且电算 、 手算方法都有缺陷： 手 算方法只简单地考虑单根梁的受力， 而实际结构是双向传 力的梁系， 纵横两向的梁互为支座， 共同作用， 边界条件和 支座条件也要复杂得 多 ； SATWE 将 井 字 梁 作 为 交 叉 的 普 通梁计算， 而井字梁两个方向梁交点的格点非梁的一般支 座， 而是弹性支座 。 2） SATWE 中定义的主梁和次梁在导荷方式 、 结构计 算模式和配筋方式上都有不同， 设计人员一般把结构中的 次梁当作主梁输入 。 从井字梁的计算结果也可以看出当作 主梁输入的结果更准确 。 3） 将井字梁梁端设置成铰接或者在边梁下设置墙体 等做法改变了结构的原有属性， 会影响结构的内力 。 为了 改善 SATWE 模型的计算结果而去改变结构的做法是 错 误的， 这样会影响整个井字梁体系的计算和配筋结果 。 为 了得到更好的设计结果， 应该在设计过程中充分发挥主观 能动性， 而不是一味依赖于软件给出的结果 。