Key words： wind tunnel test，stadium awning，wind load characteristic，wind resistance performance
收稿日期： 2014-09-22 作者简介： 安 健（ 1978- ） ，男，工程师
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第 40 卷 第 34 期 2014年12 月
荷载作为不同的工况参与组合。3） 不能忽略体育场周边相近的
canopy roof structures［J］． J wind Engineering and Industrial
体育馆或游泳馆的影响。当体育馆或游泳馆位于体育场后缘区
Aerodynamics，2000（ 85） ： 47．
Ｒesearch on mean wind load distribution characteristics of stadium awning structure
的变化规律相似。即当风正面吹向悬挑罩棚结构前缘时，前缘风 ［1］ 黄本才． 结构抗风分析原理及应用［M］． 上海： 同济大学出
压力较大； 当风正面吹向悬挑罩棚结构后缘时，后缘风压力较大。
版社，2001．
故在悬挑罩棚结构设计时，需注意下部抗拉杆件的设置，如在浦 ［2］ 谢壮宁，倪振华，石碧青． 大跨屋盖风荷载特性的风洞试验
钢筋混凝土井字梁楼盖主要用于民用建筑中大跨度，大空间
文献标识码： A 钢筋混凝土井字梁的受力特点类似于双向板，板厚随板跨度
的房屋（ 平面跨度宜为 8 m ～ 18 m） ，如会议室、展览室、活动厅、多 增加相应加大，增加板厚势必增大板的自重，因为混凝土受拉承
功能大厅等，尤其是当混凝土结构大屋面采用钢结构时，设计者 载力很小，在混凝土构件设计中往往不考虑下部受拉区域的混凝
fluence of different structure to wind pressure distribution，drew the conclusion of cantilevered roof awning front arch could significantly improve
the wind resistance performance of roof structure．
山西建筑
井字梁楼盖常用的计算方法一种是采用中国建筑科学研究院 字梁的计算假定及双向板的受力特点； 当采用刚接节点时，边梁必
编制的《结构空间有限元分析与计算软件》（ SATWE） 有限元计算 须进行抗扭强度和刚度计算。
软件进 行 分 析 计 算，另 一 种 方 法 是 借 助《井 字 梁 结 构 静 力 计 算 手
WANG Xian-liang KAN Jian-zhong DING Zi-wen
（ Architectural Design Institute Limited Company，Zhejiang University，Hangzhou 310028，China）
Abstract： Taking the awning structure of Guannan stadium，Pujiang stadium，Jinhua stadium as the engineering background，based on wind
pressure tunnel experimental results of rigid surface model，obtained the wind pressure time history of surface each measuring point of awning
structure，and summarized the general common characteristics of wind pressure distribution of overhanging roof structure，and because of the in-
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
压，相互抵消之后，虽然总的效果仍然是产生向上的升力，但是相 上风向时，使得迎风面部分体育场罩棚位于体育馆尾流区，使其
比无拱悬挑罩棚来说，这种升力的作用已经减小了将近 40% 。
上表面部分本应是由于分离而产生负压的区域形成了由于正面
果，如果考虑边梁的竖向刚度，不宜采用查《计算手册》的方法，设计 必须符合有关规范要求； c． 由于两个方向的梁无主次梁之分，但考
时也可根据结构的具体情况参考两种计算方法的结果进行设计。 虑荷载不均匀分布时格点处可能产生的负弯矩，同时为了增强整
3 井字梁结构的布置形式
1） 正向网格梁。当屋盖或楼盖矩形平面长边与短边之比小于 1． 5 时，可布置与屋盖或楼板矩形平面两边相平行的井字梁。且 矩形两边尺寸越接近越好，这样可使两个方向梁的刚度及受力均 匀。2） 斜向网格梁。当屋盖或楼盖矩形平面长边与短边之比大于 1． 5 时，因其平面趋向于单向板，若采用正式网格梁布置，因两方 向梁的刚度、受力不均，降低长向井字梁承受荷载的效率，这时应 将井式梁斜向布置，这样结构平面中部形成长度相等的梁，接近结 构平面四角边会形成刚度很大的短梁，因对长梁起到弹性支承的 作用，这样分配有利于长边受力。斜向梁一般以矩形平面的纵横 轴对称的布置，这种布置也便于计算且构造简单。3） 三向网格梁。 当遇到三角形或六边形的楼盖或屋盖时，布置三向网格较正向和 斜向布置更为合理。这种布置方式楼盖刚度大、梁空间作用好、受 力均匀、结构构件高度也可适当减小。4） 设内柱的网格梁。当楼 盖或屋盖采用设内柱的井字梁时，首先应沿柱网双向布置主框架 梁，再在主框架梁网格内布置次梁，形成大小网格井字梁镶嵌的形 式。主框架梁必须满足抗震受力计算和构造要求。
2） 井字梁刚度挠度的要求。井字梁应严格控制其刚度与挠 度，过大挠度不仅影响正常使用状态的感观质量，更不利的是因梁 变形使周边边梁、柱子承受过大的附加扭力、拉力和剪力，导致整 个结构存在安全隐患。挠度 f 应根据计算情况调整初选梁截面至 规范要求，一般要求为 f≤1 /250，要求较高时 f≤1 /400。井字梁的 边梁尤为重要，边梁必须有足够的抗弯刚度和抗扭刚度，和边梁连 接的节点宜采用铰接节点，并采取相应的构造措施，以保证符合井
6 结语
受风而产生的明显正压，而使得综合负压减少，产生了综合正压。
通过风洞试验的方法，得到模型表面各测点处的风压时程。 故在进行风洞测压试验或数值风洞模拟计算确定体育场的风荷
通过数据换算处理，把三个基于不同风速参考点，不同缩尺比的 载时，需正确模拟周边临近大型建筑物对风场的干扰作用。4） 悬
风洞试验测压数据换算成可以比较的局部体型系数，从而对这三 挑前缘的刚性拱可以改善一般大跨悬挑罩棚结构的抗风性能，故
3） 井字梁配筋构造的要点。由于井字梁楼盖的受力及变形特
册》来手算。这两种计算方法都是按照空间交叉梁系方式，根据节 点与双向板相似，配筋构造兼有混凝土梁和板的构造特点： a． 在两
点的变形协调条件即每一处交叉梁的线位移相等的原则进行分析 个方向梁的相交处，与双向板的配筋方法相同，即短跨度方向梁受
计算的。电算和手算都很简单，但值得注意的是： 《计算手册》计算 拉钢筋放在长跨度方向梁的受拉钢筋的下面； b． 两个方向梁的相
摘 要： 从井字梁的受力特点、计算方法、布置形式、构造布局等方面入手，对钢筋混凝土井字梁楼盖结构设计中应注意的技术要
点进行了分析探讨，以提高井字梁结构设计的安全性与合理性。
关键词： 井字梁，大跨结构，平面布局，设计
中图分类号： TU375． 1 DOI:10.13719/14-1279/tu.2014.34.030
难以计算出两种不同结构体系的实际受力的情况。井字梁结构 土受拉作用，因此为了减轻大跨板的自重，可挖掉一部分板下部
不仅为建筑提供更大的空间，而且结构顶棚形成的各种梁格经二 受拉区的混凝土，让受拉钢筋适当集中在几条线上，这样双向板
次装修效果美观舒适，所以近年来得到结构设计人员的广泛采 就变成为在两个方向形成井字式等高的、不分主次的区格梁，这
的研究［J］． 同济大学学报（ 自然科学版） ，1999，27（ 2） ： 136．
场的湍流性更大，从而减小了下游罩棚 0° 风向角时的平均风压。 ［4］ GB 50009-2012，建筑结构荷载规范［S］．
故在罩棚结构设计时，需考虑起控制作用的不同的风向角下的风 ［5］ Barnard Ｒ H． Predicting dynamic wind loading on cantilevered
用。本文主要就井字梁的计算方法，受力特点，结构布局，截面选 种双向梁通常又称为井字梁。总之井字梁楼盖可看作是挖去部
取，设计构造等几个方面进行分析探讨，便于提高此类结构设计 分受拉区混凝土的双向板，每一道梁配筋可看作此双向板的每
的安全性、合理性和经济性。
“根”受力钢筋。
1 井字梁结构的受力特点
2 井字梁楼盖的计算方法
个楼板的整体刚度，应在两个方向的梁的上部配置适量的构造负 筋，这种负筋一般相当于其下部纵向受拉钢筋的 1 /3，不宜少于 2 根 14，一般做法为上部钢筋全部拉通。两个方向的梁刚度、受 力均匀的情况下相交处也不必设附加横向箍筋或吊筋； d． 井字梁 结构平面周边范围（ 边梁至 1 /3 跨度范围） “环梁”配筋不应太小， 井字梁是以边梁计算跨度的，其与双向板受力类似，理论计算配筋 规律为中间向四周逐渐减小，但考虑井字梁跨度较大，应严格控制 井字梁的挠度，因周边范围的每道梁可为另一方向梁的弹性支座， 所以通过调整增 大 周 边 范 围“环 梁 ”的 配 筋 来 增 大 其 刚 度 从 而 减 小梁自身挠度，这样也减小了中心部分梁的挠度累积，更有利于整 个楼盖梁的挠度控制。
4 井字梁结构设计的构造要点
1） 井字梁间距截面的选取。井字梁的间距、截面一般视梁跨 度，梁上荷载等情况而定，一般梁间距不超过 3 m，梁的两个方向 高度 h 可比普通梁高度小，通常取结构平面短跨的 1 /20 ～ 1 /15。 由于井字梁结构纵横方向梁能起到侧面相互约束作用，一般能保 证梁的侧向刚度，通常 h 较小时宽度 b 取 1 /3h，较大时取 1 /4h，由 于井字梁的配筋较多，为保证梁中受力钢筋的间距构造要求，梁截 面宽度也不宜小于 200 mm。井字梁边梁高度应按单跨梁的规定选 取，初选可取为 L /8 ～ L /12（ L 为边梁跨度） ，为符合井字梁计算的 边 界 条 件 及 钢 筋 的 锚 固，边 梁 的 截 面 高 度 应 大 于 井 字 梁 高 度 的 20% ～ 30% 。