張國(guó)順

湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院

大型汽車(chē)荷載下主次梁與井字梁的經(jīng)濟(jì)性比較

張國(guó)順

湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院

當(dāng)前，隨著各種大型商廈、停車(chē)樓、物流集散中心的興建，要求設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)建筑功能、環(huán)境條件有目的地選擇梁板結(jié)構(gòu)。本文首先論述了主次梁與井字梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)，其后就具體實(shí)例分析了大型汽車(chē)荷載下主次梁與井字梁的經(jīng)濟(jì)性比較，以保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。

主次梁；井字梁；汽車(chē)荷載

1 前言

隨著城市的發(fā)展，建筑形式的變化，對(duì)于能承受大型汽車(chē)荷載作用的結(jié)構(gòu)需求逐漸增多，梁板不僅是建筑結(jié)構(gòu)中重要的組成部分，而且其費(fèi)用占建設(shè)工程總費(fèi)用的比例很高。同時(shí)，梁高度越小，房屋的凈高就越高，在有限的高度內(nèi)使建筑的層數(shù)增多，帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，基于經(jīng)濟(jì)分析的主次梁與井字梁的結(jié)構(gòu)選型具有重要的實(shí)際意義。

2 主次梁與井字梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1 井字梁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)；鋼筋混凝土井字梁是從雙向板演變而來(lái)的一種結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)其跨度增加時(shí)，板厚相應(yīng)也隨之加大，但是，由于板厚而自重加大，而板下部受拉區(qū)域的混凝土往往拉裂不能參加工作，因此，在雙向板的跨度較大時(shí)，為了減輕板的自重，我們可以把板的下部受拉區(qū)的混凝土挖掉一部分，讓受拉鋼筋適當(dāng)集中在幾條線上，使鋼筋與混凝土更加經(jīng)濟(jì)，合理的共同工作。這樣雙向板就變成為在兩個(gè)方向形成井字梁的區(qū)格梁，這兩個(gè)方向的梁通常是等高的，不分主次梁，一般稱(chēng)這種雙向梁為井字梁，因此井字梁沒(méi)有明確的傳力路徑，其受力及變形性質(zhì)與雙向板相似，能形成規(guī)則的梁格，頂棚較美觀，比一般梁板結(jié)構(gòu)具有較大跨高比，較適用于受層高限制且要求大跨度的建筑。

2.2 主次梁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)；從受力特點(diǎn)上來(lái)考慮；荷載從板傳到次梁再?gòu)拇瘟簜鞯街髁?，再由主梁傳到柱子上，受力合理、有明確的傳力路徑，主梁是承擔(dān)整個(gè)建筑物的結(jié)構(gòu)安全的主要骨架，是滿(mǎn)足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求的必須構(gòu)件，它更側(cè)重強(qiáng)度要求，當(dāng)跨度較大時(shí)，一般主梁梁高會(huì)比較高。次梁則是為了滿(mǎn)足建筑要求（如功能區(qū)劃分）及主梁、柱等的有效連接而設(shè)的次要骨架，它更側(cè)重構(gòu)造要求。

3 主次梁與井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 主次梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

從廣義上看來(lái)，主次梁傳力途徑如下：樓面荷載通過(guò)較薄單向板傳至次梁→次梁通過(guò)受彎傳至主梁→主梁傳至柱。支承、荷載傳遞過(guò)程中，主、次梁彎曲變形Δi均與其各自所承擔(dān)彎矩Mi、自身跨度平方l2i呈正比關(guān)系，與彈性模量E、彎曲平面內(nèi)截面慣性矩Ii呈反比關(guān)系。

主次梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求如下：（1）建筑功能方面，要求主次梁所占結(jié)構(gòu)空間高度越小越好，即通過(guò)合理調(diào)整主、次梁跨度，最大限度地實(shí)現(xiàn)主、次梁所需截面高度一致；（2）結(jié)構(gòu)性能方面，要求主梁彎曲變形滿(mǎn)足規(guī)范允許撓度，以次梁彎曲變形的1/2～1/3范圍內(nèi)為宜，同時(shí)需具備足夠抗扭剛度。

基于上述分析可知，主次梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：（1）柱網(wǎng)以矩形為宜，以短跨為主梁、長(zhǎng)跨為次梁，短跨、長(zhǎng)跨比例小于0.75較為經(jīng)濟(jì)，通常取值為0.65～0.7，如此設(shè)計(jì)出來(lái)的主、次梁截面高度能協(xié)調(diào)一致，樓蓋結(jié)構(gòu)高度最?。唬?）主、次梁底取平，既經(jīng)濟(jì)又美觀，一般情況下可不加吊頂。

3.2 井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

井字梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：（1）若是柱位在井字梁的四周林立，需對(duì)井字梁的間距進(jìn)行適度調(diào)整，有效避開(kāi)柱位，避免影響美觀。靠近柱位區(qū)格板必須進(jìn)行加強(qiáng)處理，若是無(wú)法避開(kāi)，可采取大小井字梁相嵌結(jié)構(gòu)。（2）當(dāng)井字梁兩個(gè)方向跨度不等時(shí)，必須合理控制長(zhǎng)、短跨度比不超過(guò)1.5，若是跨度比為1.5～2，需在長(zhǎng)向跨度的中部布設(shè)大梁，形成2個(gè)井字梁體系，井字梁可采取45°對(duì)角線斜向布置的方式，現(xiàn)澆板、井字梁相連，梁扭轉(zhuǎn)變形得到約束，以計(jì)算機(jī)程序?qū)至航Y(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。（3）根據(jù)建筑要求、結(jié)構(gòu)的平面尺寸確定梁格間距，一般取跨度1/12～1/6，不宜超過(guò)4m，綜合考慮剛度、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相關(guān)要求。（4）與柱相連的井字梁、邊梁需按框架梁進(jìn)行考慮，達(dá)到抗震受力要求、相關(guān)構(gòu)造要求。若是梁截面的尺寸不夠，在梁高不變的情況下，適當(dāng)增加梁寬。

4 工程概況

本次分析比較主要是根據(jù)一個(gè)實(shí)際工程展開(kāi)，工程為；海逸智能物流中心一期建設(shè)項(xiàng)目4#倉(cāng)儲(chǔ)配載樓，建筑高度27.6m，層高2*7.8m+2*6m，建筑面積13763m2。采用框架結(jié)構(gòu)體系，基礎(chǔ)形式：樁基礎(chǔ)。本建筑柱網(wǎng)尺寸為9m×12m，其中配載樓二層允許大型汽車(chē)駛?cè)脒M(jìn)行裝載及卸貨，車(chē)輛行駛與短跨平行。柱網(wǎng)布置如下圖所示：

5 模型計(jì)算

主次梁與井字梁兩種結(jié)構(gòu)布置形式均采用SATWE軟件進(jìn)行計(jì)算，盈建科軟件進(jìn)行復(fù)核，采用空間桿單元模擬梁、柱桿件，樓板的假定為剛性樓板考慮（即不考慮平面內(nèi)和平面外的剛度），與樓層梁常規(guī)計(jì)算方法相同。

其中配載樓二層進(jìn)大型汽車(chē)部分;輸入模型時(shí)，分恒載、活載輸入，樓面恒荷載3.0kPa，輸入活荷載時(shí)，計(jì)算板時(shí)的等效活載取60 kPa，計(jì)算次梁時(shí)的等效活載取26KPa，計(jì)算主梁以及柱子時(shí)的等效活載取20KPa，

混凝土強(qiáng)度；C40，鋼筋級(jí)別為HPB300、HRB400。

6 主次梁與井字梁經(jīng)濟(jì)性比較；

主次梁與井字梁截面參數(shù)表；

表1 主次梁與井字梁截面參數(shù)

主次梁井字梁9m×12m 9m×12m 500×1000 500×1300 500×1500 3m 150mm 500×1300 500×1000 400×800 3m×4m 130mm

主次梁與井字梁經(jīng)濟(jì)性比較結(jié)果：

表2 主次梁與井字梁截面參數(shù)

7 結(jié)論

從表中可知，井字梁結(jié)構(gòu)布置形式每平米材料總造價(jià)比主次梁結(jié)構(gòu)布置形式高百分之1.6%，差別不大。本工程配載樓首層層高7.8m，梁高對(duì)凈空影響相對(duì)較小，因此井字梁梁高較小的優(yōu)勢(shì)得不到發(fā)揮，并且次梁較多，模板支設(shè)加多，工期有所增長(zhǎng)，而在主次梁的布置上，次梁搭在短跨主梁上，結(jié)構(gòu)受力合理、傳力明確、結(jié)合施工方面主次梁布置更有優(yōu)勢(shì)，綜合造價(jià)減少，故本工程最終采用了主次梁的結(jié)構(gòu)布置。

[1]吳觀海.某商業(yè)中心地上樓蓋結(jié)構(gòu)布置技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].山西建筑,2015,41(6):55～56.

[2]張連國(guó),趙焱,張忠明.既有建筑屋蓋改造與綜合對(duì)比分析[J].低溫建筑技術(shù),2013,35(7):90～92.

[3]賴(lài)巖松,袁桂泉,朱玲玲.淺談不同樓蓋方案對(duì)多層標(biāo)準(zhǔn)廠房造價(jià)的影響[J].常州工學(xué)院學(xué)報(bào),2007,20(6):7～9.

張國(guó)順（1984.11-），男，本科，工程師，主要從事建筑結(jié)構(gòu)方面設(shè)計(jì)工作。