节点核心区抗剪超限问题

梁柱节点核心区抗剪超限的应对对于高烈度区的框架结构，梁柱节点核心区抗剪超限一直是一个比较棘手的问题。传统的设计中，为了核心区抗剪满足限值要求，一般采取的措施是加大梁柱截面、提高混凝土标号，这种做法虽然能解决柱节点核心区的抗剪超限问题，但往往是以损坏建筑物的使用效果，增加结构材料用量为代价的。T点核心区设计结果：(29)N=-2424.3Vjx=-1096.1Asvjx=184Asvjxcal=0(35)N=-1571.5Vjy=-3621.9Asvjy=821Asvjycal=821担组合号：35)节点核芯区截面不满足抗剪要求：Vjy=-3621.9>l/Tre*0.30*1.c*fcUj*hj=3068.6《硅规范》11.6.3一、YJK与PKPM在计算节点核心区抗剪问题上的差异在实际工程中，用户往往会遇到YJK与PKPM在计算节点核心区抗剪结果差异的问题，比如此例，同一工程，两个软件在核心区计算结果上差异比较大，查看构件信息可知，两个软件在核心区剪力设计值限值的计算上存在差异。YJK计算结果：

13.8|/(0,27)14.9".4_G4.1-4.1寸55-7567.0了52-48-55\G25-aG0.5-0.57-16-304-4-4VT2.0-0.\G2.5-1.449-—1-_N-C=2(I^IQDDQO2,J=2ODOO1O)=900*9007：'rer_里:ml：■-!.25lv-1.25Lex-4.RimLh-=.己\fc_o=-20r^-?60F^--36：11-一：I：UYJK"1nu=L.11-一：I：UYJK"1nu=L.5」-1口=_,出1i|M=LI上=…UJc-2.您「四宾u-J16：.0Uc0.31Rs=1.41(%)j.cv0.60WAcc38：ii」方--3711.4旗一37.2卜--15?.1?史Kt-2101AsrtO2129.2g2Wu1n.iiF=£-.：，.'1'：^4：\=-1W.U也=-1&G9.8My=410.1Asxb=.•出i•卜HJi「出*一-1663.■!Ys-2S3.7M产里小，&沃一4039AsybO「笑任一-1663.■!兑一993.7V产-52Tc-%_levs-|切："---!：■■<•.4有一993.7Vy=-二.2Tg-里.1As-'.y-:1".•：仰•2^1上”虹-_3?2?15。-13?I-：：'i’J三莅匕二发i0圣，I-i项；IJ=『！，.：；W*|'出,.「|5L=Asvjxu-=「川；N=-L%:.U弋壬_J-U4.担匚-厂"JA5yt^-L=**:汇台号：28)节点核芯区截面不引足抗丁菱求7.1x=4606.6>1/Fre*0.301.uu+P非fc*bj*hj=3585.0抵补木我刀：CB_：・T■-123".?3C[._?F-，艾0.此PKPM计算结果:◎1E'i轴压比,|或长度系散:Ca=l-2ECy=1.25射跨比（简化算法LRn>dz2«SO二芝：B边底部CM）.：6nnw.<r.A£Kb=255?.UAsxb0=2557.二B边顶部⑴H=F?|；.ir.Tr=FF.；i］匕=144.=；.Fe=；.「i：.-；.7■=!.1lH边底部（32jtf=-ins.08Ia=-303.36Hy=-2066.26K3625.31AsybO3625.31咂顶部㈤：I--22U,乌Asyt=2101.2?新笠：法：OSV^=-92a.34Vy=90.49Asvk=252.ODAsv/i：i=HE_67<2.n=-ins.os7i:-92d.34Vy=80.49Asvy252.00L—HE.i：7点:少；-：土..00X向其压比:?x=-930.8JT'.i-=h?.<■.g而互-L-；；顷.JYBy=0.047<0.235PKPM节点核心区瑾血I.&,h--二‘％.•一=|F-H1一.一：4|Zz.■v_-i..,4ETk=1jr.c.S3F=：rf.33A.=W.."I七1.c?.体毛配凯”/=：■"■-1；.■.JJi节点核心区再压比:［况：〕了圣疽=-.0.35CBXFLIES.6873:F949.30产生这一差异的主要原因是两款软件根据《混凝土规范》11.6.3计算核心区剪力设计值限值时对于正交梁对节点的约束影响系数的取值规则不同。1L&3框架梁柱节点核心区的受剪水平截面应符合下列条件：（。.3诅⑴•&3）<RE式中；m——框架节点核心区的截面高度，可取验算方向的柱截I面高度Kr缶——框架节点核心区的截面有效验算宽度，当b.不小于由2时，可取M3卜小于bJ2时，可取<林+0.5知）和瓦中的较小值；当梁与柱的中线不重合且偏心距既不太于由4时，可取（岛+0.、（0.5如+0.5&+0.25ft.一彘）和第三者中的最小值，此处，久为验算方向梁栽面宽度,如为该翎柱截面宽度：W正交梁对节点的约束影响系数］当楼板为现流，梁柱中线重合、四侧各梁截面宽度不小于该恻柱截面宽度1/2,且正交方向梁高度不小于较高框架梁高度的3,4时，可取命为1.50,但对9度设防烈度宜取吻为L25&皆不满足上述条件时，应取击为L皿YJK在计算正交梁对节点的约束影响系数时，按照规范的要求只要柱X、Y两个方向中有一个方向的梁宽小于柱宽一半，则正交梁约束影响系数取为1，而PKPM的判断规则不同，PKPM判断时根据各侧梁宽和柱宽的关系分别决定正交梁对节点的约束影响系数，对于此例，PKPM在计算X向核心区抗剪时，正交梁约束系数取1.5。0+600(«(00*900450*650450*600300*600所以PKPM结果中Vj=3610.34KN＞节点核心区剪力限制3585.0KN,并未对此进行提示。二、选择地震工况按全楼弹性板6计算可大量减少柱节点核心区抗剪超限从《混凝土规范》11.6.3可知：当梁柱材料、截面尺寸一定时，若想使框架梁柱节点核心区抗剪满足要求，唯一的方法是减小节点核心区剪力设计值Vj；从《混凝土规范》11.6.2可知：节点核心区剪力设计值Vj与节点处框架梁端地震作用弯矩值有关。所以解决框架节点核心区抗剪超限问题的根本在于降低地震作用下节点位置处梁端的弯矩设计值。结构计算时对于楼板较厚（如大于150mm时）的板可以将其设置为弹性板6（壳元）计算，这是梁板共同工作的计算模型，可使梁上荷载由板和梁共同承担，从而减少梁的受力和配筋。既节约了材料，又实现了墙柱弱梁改善了结构的抗震性能。这种计算方法已经广泛运用在地下室顶板、转换层、加强层等结构的设计当中。但是对于一般的民用建筑结构，楼板厚度较薄，往往只有100~120mm，对于恒活风工况计算时，设计师习惯于按照刚性板计算，这种模型不考虑楼板的抗弯承载能力，由梁承担全部荷载内力，此时楼板成为一种承载力的安全储备。但是从抗震设计墙柱弱梁的要求考虑，常造成梁端弯矩、配筋过大这种不好的效果。为此软件增加“地震内力按照全楼弹性板计算”的计算选项。勾选此选项软件仅对地震作用的内力按照全楼弹性板6计算，这样地震计算时让楼板和梁共同抵抗地震作用，可以大幅度降低地震作用下框架梁的支座弯矩和实配钢筋。而对于其他荷载工况仍按照以前的设计习惯，保持恒活风等其他荷载工况的计算结果不变，这样做既没有降低结构的安全储备，又实现了墙柱弱梁，减少了框架梁端的弯矩设计值和实配钢筋。所以对于解决框架节点核心区的抗剪超限问题，可以考虑勾选“地震内力按全楼弹性板6计算”的参数选项。三、核心区抗剪超限问题解决案例此框架工程建设在高烈度区（8度，0.2g，设计分组为三组，III类场地），框架抗震等级为二级。

此前采用刚性板模型计算，核心区抗剪超限问题比较明显，以第二标准层为例，当前层就有5处核心区抗剪超限：针对节点核心区超限问题，在前处理当中勾选“地震内力按全楼梯弹性板6计算”选项:

勾选此选项后，对于地震工况，计算框架梁的内力时可以考虑楼板承担荷载的能力，从而分担框架梁端的地震内力，进而减少核心区剪力设计值，最终解决核心区抗剪超限的问题。下面的统计表格是该模型第二标准层五根核心区抗剪超限柱，在采用“地震内力按全楼弹性板6计算”计算选项前后核心区剪力设计值的对比，通过表格可以发现，在采用“地震内力按全楼弹性板6计算”计算选项后，柱的核心区剪力设计值均有不同幅度的减小。柱节点核心区剪力对比柱1柱2柱3柱4柱5刚性板34812554362136584606弹性板6计算地震29951957272029643707减少％16