第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 任意截面组合构件正截面承载力验算软件 SRCTRACT的开发及应用 焦柯，赵云龙，赖鸿立，赖正首 （广东省建筑设计研究院.
广州510010） 摘要：任意截面钢-混凝土组合构件正截面承载力验算是复杂结构设计中一项重要工作.
目前多采用国外软件进 行计算，不利于工程师应用.
作者借助C#开发了任意截面钢-混凝土组合构件承载力验算软件SRCTRACT.
本文 介绍了该软件的基本假定、主要功能及应用情况，该软件建模方便直观、计算稳定、计算结果可以图形或文本输 出，可以有效解决任意截面的正截面承载力验算问题.
关键词：组合构件，正截面承裁力验算，软件开发 1前言 随着结构设计中采用形状不规则截面和各种钢-混凝土组合截面越来越多，其正截面承载力验算是一个 棘手的问题.
规范仅给出常规截面的验算公式，对复杂组合截面有的工程师采用近似截面计算，造成误差 较大，有的采用非正版国外软件抗震性能验算，存在安全隐患.
目前常用的构件验算软件主要有XTRACT、 RESPONSE2000等，这些国外软件存在着价格较高、操作繁琐及材料定义不符合中国规范要求等间题.
鉴 于此，作者借助C#语言开发了一款适合我国结构设计习惯的钢-混凝土组合构件承载力验算软件 SRCTRACT，该软件具有验算剪力墙、柱、梁、板等构件的PM、MM和M9承载力极限值功能.
2基于离散纤维单元的平截面假定 关算法分析，将截面离散为有限个混凝土单元、型钢单元和钢筋单元，并近似取每个单元内应变和应力为 均匀分布，其合力点在单元重心处：截面达到承载能力极限状态时各单元的应变按截面应变保持平面的假 定确定，材料的强度、应力应变关系采用《混凝土结构设计规范》"及《钢结构设计规范》的相关规定 取值.
任意截面正截面承载力公式见式（1）～（3），计算示意图见图1.
o A - oaA ...() =1 j=1 M≤ ..(2) O_Aya ..(3) 式中N为轴力设计值：M，、M为偏心受力构件截面x轴、y轴的弯矩设计值：O、A为第i个混凝土 作者简介：焦柯（1968.07），男，硕士，教授级高工
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 单元的应力、面积：、A为第j个钢筋单元的应力、面积：、A为第k个型钢单元的应力、面 积：x、y 一第i个混凝土单元的重心到y轴、x轴的距离：x、y 为第j个钢筋单元的重心到y轴、 x轴的距离：x、y为第j个型钢单元的重心到y轴、x轴的距离： ekak ajAa Asj <4 （a）截面、配筋及其单元划分（b）应变分布 （c）应力分布 图1任意截面构件正截面承载力计算示意图 3SRCTRACT主要功能及特点 本程序主要分为4个基本模块，截面输入模块、材料输入模块、计算分析模块和后处理模块，提供验 算剪力墙、柱、梁、板等构件的PM、MM和Mo承载力极限值，包括钢板剪力墙、异形剪力墙、型钢 混凝土柱、叠合柱、T形梁、空心楼板等特殊构件验算，程序界面简单直观，操作方便，如图2所示. 3.1计算主要流程 （1）按材料离散截面单元： （2）给定中和轴高度”，按固定增量调整？ ： (3）计算中和轴的截面极限转角： （4）根据截面极限转角计算每个单元的应力、应变，然后通过式（1）～（3）计算相应的轴力、弯矩 的承载极限： （5）改变”，重复步骤（3）和（4）计算，直至遍历的”值： （6）整理加载过程的轴力、弯矩、转角的承载极限值，便可得到构件正截面承载能力曲线. 树科名称 C80 代马皮标准（）50.2 区度试计值（W）35.9 体性量 (Fa) SMALR 0.002 38000 0.0033 (H) 图2程序主界面 图3材料输入 3.2建模和材料输入 程序截面输入模块基本覆盖了常用的截面形式模板，用户可选择模板进行自由组合，亦可通过模板属 性调整已建成模型：对于特殊形式截面可采用自定义截面功能菜单，可通过输入截面坐标或绘制截面外轮 第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 廊线快速建模. 程序通过捕捉保护层与核心区混凝土边界线布置钢筋，保证钢筋与该边线相切，使得保护 层厚度精准：单元以矩形单元划分，并在钢筋位置与型钢位置进行细分，保证单元剖分精度足够：可 采用默认的网格参数生成网格，同时提供自定义网格参数功能，生成网格时系统自动减去混凝土、钢筋和 型钢各自的重叠部分：型钢可通过定义形心坐标的方式准确定位，或将型钢布置在任意位置后通过拖动型 钢截面，捕捉形心或节点拖动型钢截面到混凝土截面中. 常用的混凝土、钢筋和型钢本构关系程序自动给出，用户只需选中使用即可，如图3所示：用户也可 自定义材料本构关系，方便验算特殊材料构件. 3.3计算分析及结果输出 控制计算分析精度的参数开放给工程师填写，如图4所示. 程序根据截面尺寸自动生成默认剖分尺寸， 用户亦可根据需求自行调整精度相关参数. WIS agudo 控制值息 自宝义格尺寸 土前分尺寸m）：9 料使用标准值 型明分尺寸m 0 料使用设计值○ 昌示生成的网 加致角误差限： 重然消 图4精度控参数 图5后处理界面 完成计算分析后，程序提供PM、MM和M9验算结果，截面信息和结果数据均可在操作界面上查 看，并可自动生成word、cxcel格式完整验算报告，程序计算输出界面如图5所示. 为了方便快速批量建 模，程序将模型文件数据格式化，用户可文本编辑后重新导入即可完成建模过程，文本格式范例见图6. 采用SRCTRACT进行复杂截面组合构件承载力验算，通常比采用XTRACT计算的效率高出一倍以上， 大幅度提高工作效率. ete 4.06 1.0 RAEC 18 图6文本格式 图7三维计算模型 第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 4SRCTRACT程序在工程中应用 某超高层框架核心筒结构，总建筑面积约15万m2，地面以下8.6万m2，主塔楼66层，建筑总高度 300m，三维计算模型见图7. 本工程超B级高度，超限分析时关键部位剪力墙需进行正截面验算. 本文以 首层为例，核心简墙肢的编号见图8，取W1墙验算，其型钢及钢筋布置见图9. 图10、图11分别为W1 墙的P-Mx、P-My验算结果. 从图中可以看出，中震下构件各组合内力均在构件的极限承载力范围内，构 件满足要求：计算结果表明，本程序与XTRACT的计算结果基本一致. 用 图8首层构件编号 图9W1模型示意图 140 X1EM1 1M tese xskx mi -1000-290-100 een DX -15000 MRN m) x 图10V1墙P-xx正截面承载力验算 图11V1墙P-Myy正截面承载力验算 6总结 本文介绍了任意截面构件正截面承载力验算软件SRCTRACT，具有建模高效、求解快速以及后处理 方便的特点，作为一款自主研发的构件验算软件，经受多个工程的检验，并与国外软件XTRACT进行对 比，结果基本一致. SRCTRACT软件可作为工程师进行复杂构件截面验算的一种手段. 参考文献 [1]GB 50010-2010，混凝土结构设计规范[S]北京：中国建筑工业出版社，2010 [2]GB 50017-2003，钢结构技术规范[S]北京：中国建筑工业出版社，2010
