分項系數(shù)的提高對配筋到底有多大影響?新一波突擊報審即將來臨

《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準》于2017年7月19日已經(jīng)在建研院通過了規(guī)范送審稿的審查會。

修訂后的《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準》在作用分項系數(shù)方面的取值與美國及歐洲規(guī)范相當，可操作性強，與國家現(xiàn)行規(guī)范相協(xié)調(diào)，符合我國國情和政策導向，建筑結(jié)構(gòu)安全度水平有了提高。

最終標準目前在網(wǎng)站上沒有公布，但從送審稿中可以看到標準相關的更新內(nèi)容及與當前規(guī)范《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50068-2001的差異，其中引起設計師比較關注的較大變化如下↓↓↓

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準》GB50068-2018送審稿中的變化，恒荷載分項系數(shù)由1.2調(diào)整到1.3，活荷載分項系數(shù)由1.4調(diào)整到1.5。如此重要的調(diào)整，自然一石激起千層浪。很多同行從不同的角度，對這一問題表達了自己的觀點↓↓↓

網(wǎng)上討論比較熱烈，各種觀點都有，但對我們設計師來講，更加關心的是這個變動對于配筋有多大影響?這個計算在軟件中能否實現(xiàn)?2019年4月1日開始執(zhí)行，系數(shù)修改，安全度提升，配筋增加，大量項目施工圖要趕在這個時間點前完成，是否這個年又過不好了?是否會引起新一波突擊報審?

新標準于明年4月1日執(zhí)行，但是很多設計師擔心有些項目進展程度不一，如果存在4月1日前無法報審結(jié)束，此時在設計中留出一定的安全儲備，以備使用新標準下也同樣滿足要求,這樣不再修改已出圖紙。設計師希望在當下設計中可以指定恒活分項系數(shù)分別為1.3,1.5，實現(xiàn)用新標準進行結(jié)構(gòu)的設計，并對比查看按照新標準設計用鋼量能有多大幅度的增加。

PKPM軟件V4.3版本已經(jīng)可以完全實現(xiàn)按照新標準進行恒活分項系數(shù)的設置，并進行構(gòu)件配筋設計，同時也可以對按照新標準系數(shù)的計算結(jié)果與按照當前可靠度標準進行設計的結(jié)果比對及包絡設計。

上部結(jié)構(gòu)

1、首先在SATWE工況信息下設置恒荷載的分項系數(shù)(不利非主控)為1.3，設置活荷載的分項系數(shù)為1.5，當然風荷載也屬于可變荷載，同樣修改其分項系數(shù)為1.5，如下圖所示↓↓↓

2、查看定義了新的分項系數(shù)下的內(nèi)力組合，組合如下圖所示↓↓↓

通過上述的組合可以看到，如果恒活及風荷載分項系數(shù)修改為1.3及1.5之后，不僅僅對于非地震控制下的構(gòu)件內(nèi)力有影響，對于地震控制組合下的構(gòu)件內(nèi)力也有影響，因此，該分項系數(shù)的修改，對計算配筋控制的高烈度區(qū)結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋及低烈度區(qū)非抗震控制的結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋均有影響，低烈度區(qū)構(gòu)件配筋原來可能由構(gòu)造控制，現(xiàn)在可能變?yōu)橛嬎闩浣羁刂啤?/p>

另外，針對荷載規(guī)范3.2.4-1條，永久荷載效應對結(jié)構(gòu)不利時，永久荷載效應控制的組合應取1.35，此系數(shù)是否會隨新標準調(diào)整尚不明確，但設計師仍然可以方便地在程序中直接根據(jù)規(guī)范修改值進行修改。目前仍然按現(xiàn)行規(guī)范取值為1.35。

3、計算完畢之后，可以通過軟件中的工程對比工程，直接對比結(jié)果?？梢灾苯訉ι鲜鱿禂?shù)修改后計算完畢的工程結(jié)果中，通過工程對比中添加按照恒活1.2及1.4系數(shù)計算的模型，進行比對，如下圖所示↓↓↓

某框架工程通過修改恒活荷載系數(shù)為1.3，1.5之后，對于梁配筋柱結(jié)果進行比對，對比結(jié)果如下圖所示↓↓↓

通過上述兩個工程的比對，可以看到如果采用《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準》GB50068-2018，相比當前的可靠度規(guī)范，對于該工程中的梁柱墻構(gòu)件的配筋，或者配筋不變，或者配筋增大，從增大的結(jié)果來看，有的梁的跨中配筋可以從31增大到34，增大幅度可達到9%，有的支座配筋從不28到29，增大幅度也就3.5%，有的柱單邊配筋面積從44增加到46，增加幅度4.5%;有的梁跨中配筋從6增加到7，增加幅度為16%，實際查看構(gòu)件的計算配筋分別為598與646，實際增加幅度為8%。因此，直接評價結(jié)構(gòu)中用總鋼量增加多少不好確定，還需要具體結(jié)合工程案例做詳細的對比分析。

4、可以直接對按照新標準修改分項系數(shù)的構(gòu)件配筋結(jié)果與按當前規(guī)范設計的構(gòu)件配筋結(jié)果進行包絡設計。(由于新標準尚未正式公布，不能確定是否還有其他對設計結(jié)果產(chǎn)生影響的條文，如前文所述荷載規(guī)范3.2.4-1條的1.35的系數(shù)影響等，因此尚不能斷言新標準的設計結(jié)果一定嚴于舊標準。此時采用包絡設計不失為一個穩(wěn)妥途徑。)

如果要進行兩個模型的包絡設計，可以直接通過SATWE參數(shù)中“多模型定義”，對于多模型控制信息中，設置“添加子模型”，添加了用戶自定義的模型，這兩個模型分別為系數(shù)不同的兩模型，實現(xiàn)兩個模型的包絡設計。

計算完畢之后，對于計算結(jié)果進行包絡設計。主模型中顯示兩個模型包絡設計以后的結(jié)果。如下圖以角部某柱的結(jié)果展示包絡的結(jié)果↓↓↓

樓板設計

樓板設計中可以在混凝土施工圖中及SLABCAD中設置分項系數(shù)實現(xiàn)按照新標準的設計。如下圖為混凝土施工圖中板計算的恒活荷載分項系數(shù)的修改菜單，修改恒活荷載分項系數(shù)分別為1.3及1.5。

下圖為按照現(xiàn)行標準，恒活分項系數(shù)為1.2及1.4計算的某工程的樓板的配筋結(jié)果↓↓↓

下圖為按照新標準，恒活分項系數(shù)為1.3及1.5計算的樓板配筋結(jié)果↓↓↓

通過上述配筋對比可以看到，有些樓板的跨中配筋由原來的307，增大到326，增大幅度為5.8%，有些樓板跨中配筋結(jié)果由451變?yōu)?88，板配筋增加幅度為8%，有些樓板的支座配筋結(jié)果由909增大到989，增大幅度為8.8%，有些樓板支座配筋結(jié)果由635變?yōu)?89，增大幅度為8.5%，通過上述的該算例的對比分析可以看到，樓板的配筋基本上不論跨中還是支座，配筋的增大幅度為8%左右。

基礎設計

對于基礎設計中也是同樣的處理方式，直接修改恒活荷載分項系數(shù)，如下圖所示↓↓↓

下圖為按照現(xiàn)行標準，恒活分項系數(shù)為1.2及1.4計算的某工程中某柱下獨立基礎計算的配筋結(jié)果↓↓↓

下圖為按照新標準，恒活分項系數(shù)為1.3及1.5計算的該工程中該柱獨立基礎的配筋結(jié)果↓↓↓

該獨立基礎由地震作用控制，因此按照新標準計算，配筋結(jié)果較按照現(xiàn)行規(guī)范計算配筋增加幅度不大，X方向獨基配筋從3985.8增加到4002.3，增大幅度很小0.4%，Y方向配筋增加幅度也很小，增加幅度不足1%。對于該工程中獨立基礎的對比發(fā)現(xiàn)，配筋變化很小。

對該構(gòu)造控制的獨基，修改恒活荷載值，同時讀取荷載時不讀取地震作用，計算完畢查看按照不同的系數(shù)生成的獨基的計算結(jié)果。

按照現(xiàn)行標準，恒活分項系數(shù)為1.2及1.4計算的獨立基礎計算配筋結(jié)果，如下圖所示↓↓↓

按照新標準，恒活分項系數(shù)為1.3及1.5計算的該工程中該柱獨立基礎的配筋結(jié)果如下圖所示↓↓↓

通過對比可以看到，當獨基由恒活荷載計算控制配筋時，對該獨基，配筋結(jié)果增加幅度也不算很大，但是相對地震組合下的配筋結(jié)果，這個變化幅度是比較大。X方向獨基配筋從5353.2增加到5519.4，增大幅度3.1%，Y方向配筋由5141.4增加到5314.6，增大幅度為3.4%，可以看到對于獨立基礎的配筋增加幅度也比較小，均小于5%。

鋼結(jié)構(gòu)二維設計

鋼結(jié)構(gòu)二維設計中也可以通過直接修改分項系數(shù)的方式實現(xiàn)對于新標準的執(zhí)行。二維中直接修改恒載、活載及風荷載的分項系數(shù)為1.3和1.5。

二維鋼結(jié)構(gòu)程序中自動形成的組合情況如下↓↓↓

結(jié)論

綜上，通過對上述結(jié)構(gòu)設計算例的梁、柱、墻、樓板及獨基等的配筋結(jié)果比對，按照新標準計算的配筋結(jié)果較按照現(xiàn)行可靠度標準有不同程度的增大。對于板的配筋結(jié)果增加幅度大概8%左右，對于獨立基礎的配筋結(jié)果增加幅度很小，大概不超過5%，對于梁柱配筋結(jié)果增大幅度不一，有的構(gòu)件配筋結(jié)果基本保持不變，個別構(gòu)件配筋有變大，增大的幅度不超過10%?？傮w來講，對該框架模型的上部及基礎設計對比，新標準恒活荷載分項系數(shù)修改1.3及1.5以后，對于構(gòu)件配筋的增加幅度不超過10%。梁、板的撓度和裂縫選筋中，程序已經(jīng)自動讀取了定義的恒、活荷載的分項系數(shù)，對于后續(xù)的撓度及裂縫可以實現(xiàn)正確的計算。

新標準希望通過提高分項系數(shù)的方法實現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全度的增加，從本算例來看，實際鋼筋的增加幅度可能并沒有想象的那么大，當然，本算例并不具備完全的代表性，具體的影響仍需待新標準實施后在實際工程中進行檢驗，設計師需要提前做好相關準備工作。由于低烈度區(qū)非抗震控制可能對柱墻配筋影響較大，高烈度區(qū)抗震控制構(gòu)件配筋，可能僅僅恒載1.3分項系數(shù)的修改影響并不會很大，具體不同烈度區(qū)下的配筋比較后續(xù)會有相關的文章做詳細的探討。