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1、1 PKPM2010SATWE-CRSC2011 框架节点手算复核 2010版本SATWE算出的框架节点的剪力和配筋怎么那么大？除了新版本抗震规范提高了节点剪力的 内力调整系数外，也有 SATWE 计算的原因。本文根据软件这个黑盒子输出的结果，试图探探 SATWE 软 件的计算过程。 处于 8 度半 II 类场地设计地震分组为一组的 6 层钢筋混凝土框架结构，抗震等级 2 级。标准层平面如 图 1 示。首层层高 4.6m、其它层 3.6m。首层单位面积质量 1.046t/、其它层1.014t/。为简单化，不 计风荷载作用。在 SATWE 输入柱（节点）箍筋设计强度 210(N/mm2)，箍筋最
2、大间距 100(mm) ；梁、柱 纵筋设计强度360(N/mm2)，混凝土强度等级 C40。使用 2011 年 3 月 31 日版本的 SATWE 软件算出结构基本 周期为：0.727s。 图 1标准层平面 以二层 6 号柱上节点 X 向剪力为例，手算校核 SATWE 和 CRSC 软件计算结果。SATWE 输出的二层 6 号节点左、右侧梁的弯矩、剪力如下： 表 1二层第 6 号柱左、右侧梁端单元弯矩（kN-m） 梁16的j端梁17的i端 荷载或作用M（kN-m）V（kN）折减后MM（kN-m）V（kN）折减后M 永久荷载-520.6251.4-426.33-164.595.0-128.88
3、可变荷载-183.086.7-150.49-47.624.1-38.56 X向地震-599.5115.2-556.30842.8270.7741.29 6号柱截面尺寸为750 mm750 mm。表1中的“折减后M”为将柱中点的弯矩M通过公式“折减后 M=M-0.375V”折算到柱边的弯矩。 4号内力组合下节点X方向剪力最大，4号内力组合公式为： 1.2（永久荷载效应0.5可变荷载效应）+1.3X 向水平地震作用效应 以此为例计算如下： l b M=1.2(-426.33)+0.6(-150.49)+1.3(-556.3)=-1325.08 kN-m r b M=1.2(-128.88)+0.6
4、(-38.56)+1.3741.29=785.87 kN-m 两侧梁截面尺寸均为0.3m0.8m。取两侧梁平均高度，取绕节点顺时针旋转，将两者相加得节点剪力： 2 + = bc sb sb r b l b jbj hH ah ah MM V 0 0 1 + = 8 . 06 . 3 035 . 0 8 . 0 1 035 . 0 8 . 0 87.78508.1325 35. 1= = = =2885.98 kN 此与CRSC算出的该节点剪力2886.04 kN 吻合。 SATWE 输出的 6 号柱及其上节点的配筋结果如下： N-C=6 ( 1)B*H(mm)=750*750 Cover= 3
5、0(mm) Cx= 1.25 Cy= 1.25 Lc=3.60(m) Nfc= 2 Rcc= 40.0 Fy=360. Fyv=210. RLIVEC=1.00混凝土柱 矩形截面 (6)Nu=-4743. Uc=0.44 Rs=2.89(%) Rsv=1.42(%) Asc=314.0 ( 11)N=-2358. Mx=-1629. My=-322.Asxt=3303.Asxt0=3303. (8)N=-2643. Mx=6. My=-1678.Asyt=3265.Asyt0=3265. ( 11)N=-2358. Mx=-2033. My=-168.Asxb=4696.Asxb0=4696.
6、 (8)N=-2643. Mx=107. My=-1909.Asyb=4060.Asyb0=4060. ( 11)N=-2358. Vx=-177.Vy=1322. Ts=-8. Asvx=505.Asvx0=505. ( 11)N=-2358. Vx=-177.Vy=1322. Ts=-8. Asvy=505.Asvy0=505. 抗剪承载力: CB_XF=1445.8CB_YF=1444.1 (4)N=-2706. Vjx=3415.Asvjx=1235. (7)N=-2533. Vjy= -3174.Asvjy=1102. - 可见 SATWE 输出的该节点剪力是 3415 kN，它比上
7、面手算的结果大很多（18%），可能是 SATWE 取的是 柱中点的弯矩。由此弯矩算出的节点剪力。模拟如下： l b M=1.2(-520.6)+0.6(-183.0)+1.3(-599.5)=-1513.87 kN-m r b M=1.2(-164.5)+0.6(-47.6)+1.3842.8=869.68 kN-m 取绕节点顺时针旋转，将两者相加得节点剪力： + = bc sb sb r b l b jbj hH ah ah MM V 0 0 1 + = 8 . 06 . 3 035. 08 . 0 1 035 . 0 8 . 0 68.86987.1513 35 . 1 = = = =32
8、58.66 kN 如果像 SATWE 使用手册说明的那样， c H取 1.25 倍层高， 即取 1.253.6=4.5 代入上式得 j V= = = =3541.25 kN。 SATWE输出的该节点剪力是3415 kN，介于上述二者之间，因为见不到SATWE的更详细的介绍，也许还 有其他原因使得手算结果与SATWE输出不符，不论如何，SATWE节点剪力计算结果是偏大了。 矩形截面柱框架节点受剪承载力，应按下列公式计算： () + sb svyv c j jjjtj RE j ah s Af b b NhbfV 0 05 . 0 1 . 1 1 （1） 其中： j 正交梁对节点的约束影响系数，此
9、题因梁宽不够柱宽的 1/2， j =1.0； j b节点核心区的截面有效验算宽度，此题 j b=0.3+0.50.75=0.675m； N地震作用组合的节点上柱底的轴向压力，当 ccc hbfN5 . 0时，取 ccc hbfN5 . 0=；N0 时，取N=0。 SATWE输出的该节点上柱（三层6号柱）内力如下： (iCase)Shear-XShear-YAxialMx-BtmMy-BtmMx-TopMy-Top - N-C =6Node-i=67,Node-j=45,DL= 3.600(m),Angle=0.000 ( 1 )-416.6-34.6309.460.9-730.763.8770
10、.9 ( 2 )16.0-461.3-443.1820.727.9841.6-29.6 3 ( 3 )-47.318.9-2263.5-13.4-29.0-54.5141.2 ( 4 )-35.617.7-654.0-29.5-63.6-34.264.7 由此可手算出该节点上柱（三层6号柱）底的轴向压力为： 1.2（-2263.50.5-654.0）+1.3309.4=-3108.6+402.22=-2706.38 kN ccc hbf5 . 0 由式（1） () sbyv c j jjjtjjRE sv ahf b b NhbfV s A += 0 05 . 0 1 . 1（2） sAsv=
11、0.853415000-（1.11.71675750+0.052706380675/750） /210（800-70） =2902750-（952256+121787） /153300=2902750-1074043/153300=1828707/153300=11.93 mm 如不计（2）中的第二项，则为： sAsv=0.853415000-（1.11.71675750） /210（800-70） =2902750-（952256） /153300=1950494/153300=12.72 mm 再代入事先输入的箍筋间距s=100 mm，则得箍筋截面积1272mm2。此与SATWE计算结果A
12、svjx=1235. 接近。由此可见，SATWE计算节点配箍时没计入节点上压力对节点受剪承载力的提高作用。 CRSC软件输出的该节点的配筋结果为： N-N=6 矩形 B*H= 750* 750 C40 fyv= 210.,2级验算,2级构造 方向 1d10 s43 (4 ) v= 0.29 Rsv=2.68(%) Vjmax=2886.04 kN 方向 2d10 s43 (7 ) v= 0.29 Rsv=2.68(%) Vjmax=2656.63 kN sAsv=0.852886040-（1.11.71675750+121787） /210（800-70） =2453134-（952256+1
13、21787） /153300=1379091/153300=9.0 据柱截面尺寸750 mm750 mm，上面结果中d10表示配直径10 mm箍筋，再据CRSC使用手册或进行纵 筋 归 并 后 CRSC 软 件 输 出 的 pjwm?.dxf 图 形 知 配 5 肢 箍 筋 ， 由 此 得 到 箍 筋 间 距 =0 . 9 5 . 7850 . 950 . 9 1svsv AAs43.6mm，此手算结果与CRSC输出结果相符。 如果将箍筋强度等级改为HRB400或HRB500后，重新用CRSC计算，则得结果为： N-N=6 矩形 B*H= 750* 750 C40 fyv= 360.,2级验算
14、,2级构造 方向 1d10 s74 (4 ) v= 0.29 Rsv=1.56(%) Vjmax=2886.04 kN 方向 2d10 s74 (7 ) v= 0.29 Rsv=1.56(%) Vjmax=2656.63 kN 将箍筋直径由10mm调整到12mm，则可得到箍筋间距为100mm（抗震构造要求箍筋间距不大于100mm）。 N-N=6 R形 B*H= 750* 750 C40 fyv= 360.,2级验算,2级构造 方向 1d12 s 100 (4 ) v= 0.31 Rsv=1.66(%) Vjmax=2886.04 kN 方向 2d12 s 100 (7 ) v= 0.31 Rs
15、v=1.66(%) Vjmax=2656.63 kN 结论 通过以上工程算例， 我们明白了2010版本SATWE算出的框架节点的剪力和配筋怎么会这么大。 其疑似 原因有3个：1、梁端弯矩不是取自梁端，而是取自了节点中心；2、柱计算高度没取上下柱反弯点之间距 离（即层高） ，而是取了1.25倍层高；3、节点配箍时没计入节点上压力对节点受剪承载力的提高作用。 CRSCCRSCCRSCCRSC软件及使用手册可到软件及使用手册可到软件及使用手册可到软件及使用手册可到下载，无加密锁时可输出节点剪力并检验剪压比下载，无加密锁时可输出节点剪力并检验剪压比下载，无加密锁时可输出节点剪力并检验剪压比下载，无加密锁时可输出节点剪力并检验剪压比。