分項(xiàng)系數(shù)的提高對配筋到底有多大影響?新一波突擊報(bào)審即將來臨

《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》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(huì)。

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

最終標(biāo)準(zhǔn)目前在網(wǎng)站上沒有公布，但從送審稿中可以看到標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的更新內(nèi)容及與當(dāng)前規(guī)范《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068-2001的差異，其中引起設(shè)計(jì)師比較關(guān)注的較大變化如下↓↓↓

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068-2018送審稿中的變化，恒荷載分項(xiàng)系數(shù)由1.2調(diào)整到1.3，活荷載分項(xiàng)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(dá)了自己的觀點(diǎn)↓↓↓

網(wǎng)上討論比較熱烈，各種觀點(diǎn)都有，但對我們設(shè)計(jì)師來講，更加關(guān)心的是這個(gè)變動(dòng)對于配筋有多大影響?這個(gè)計(jì)算在軟件中能否實(shí)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(xiàng)目施工圖要趕在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)前完成，是否這個(gè)年又過不好了?是否會(huì)引起新一波突擊報(bào)審?

新標(biāo)準(zhǔn)于明年4月1日執(zhí)行，但是很多設(shè)計(jì)師擔(dān)心有些項(xiàng)目進(jìn)展程度不一，如果存在4月1日前無法報(bào)審結(jié)束，此時(shí)在設(shè)計(jì)中留出一定的安全儲(chǔ)備，以備使用新標(biāo)準(zhǔn)下也同樣滿足要求,這樣不再修改已出圖紙。設(shè)計(jì)師希望在當(dāng)下設(shè)計(jì)中可以指定恒活分項(xiàng)系數(shù)分別為1.3,1.5，實(shí)現(xiàn)用新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并對比查看按照新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)按照新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行恒活分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)置，并進(jìn)行構(gòu)件配筋設(shè)計(jì)，同時(shí)也可以對按照新標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)的計(jì)算結(jié)果與按照當(dāng)前可靠度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的結(jié)果比對及包絡(luò)設(shè)計(jì)。

上部結(jié)構(gòu)

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

2、查看定義了新的分項(xiàng)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(fēng)荷載分項(xiàng)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(xiàng)系數(shù)的修改，對計(jì)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?jì)算配筋控制。

另外，針對荷載規(guī)范3.2.4-1條，永久荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時(shí)，永久荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.35，此系數(shù)是否會(huì)隨新標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整尚不明確，但設(shè)計(jì)師仍然可以方便地在程序中直接根據(jù)規(guī)范修改值進(jìn)行修改。目前仍然按現(xiàn)行規(guī)范取值為1.35。

3、計(jì)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(jì)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(jì)算的模型，進(jìn)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(jìn)行比對，對比結(jié)果如下圖所示↓↓↓

通過上述兩個(gè)工程的比對，可以看到如果采用《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068-2018，相比當(dāng)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(dá)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(shí)際查看構(gòu)件的計(jì)算配筋分別為598與646，實(shí)際增加幅度為8%。因此，直接評價(jià)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(xì)的對比分析。

4、可以直接對按照新標(biāo)準(zhǔn)修改分項(xiàng)系數(shù)的構(gòu)件配筋結(jié)果與按當(dāng)前規(guī)范設(shè)計(jì)的構(gòu)件配筋結(jié)果進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。(由于新標(biāo)準(zhǔn)尚未正式公布，不能確定是否還有其他對設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)結(jié)果一定嚴(yán)于舊標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)采用包絡(luò)設(shè)計(jì)不失為一個(gè)穩(wěn)妥途徑。)

如果要進(jìn)行兩個(gè)模型的包絡(luò)設(shè)計(jì)，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(shè)置“添加子模型”，添加了用戶自定義的模型，這兩個(gè)模型分別為系數(shù)不同的兩模型，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模型的包絡(luò)設(shè)計(jì)。

計(jì)算完畢之后，對于計(jì)算結(jié)果進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。主模型中顯示兩個(gè)模型包絡(luò)設(shè)計(jì)以后的結(jié)果。如下圖以角部某柱的結(jié)果展示包絡(luò)的結(jié)果↓↓↓

樓板設(shè)計(jì)

樓板設(shè)計(jì)中可以在混凝土施工圖中及SLABCAD中設(shè)置分項(xiàng)系數(shù)實(shí)現(xiàn)按照新標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)。如下圖為混凝土施工圖中板計(jì)算的恒活荷載分項(xiàng)系數(shù)的修改菜單，修改恒活荷載分項(xiàng)系數(shù)分別為1.3及1.5。

下圖為按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，恒活分項(xiàng)系數(shù)為1.2及1.4計(jì)算的某工程的樓板的配筋結(jié)果↓↓↓

下圖為按照新標(biāo)準(zhǔn)，恒活分項(xiàng)系數(shù)為1.3及1.5計(jì)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(chǔ)設(shè)計(jì)

對于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中也是同樣的處理方式，直接修改恒活荷載分項(xiàng)系數(shù)，如下圖所示↓↓↓

下圖為按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，恒活分項(xiàng)系數(shù)為1.2及1.4計(jì)算的某工程中某柱下獨(dú)立基礎(chǔ)計(jì)算的配筋結(jié)果↓↓↓

下圖為按照新標(biāo)準(zhǔn)，恒活分項(xiàng)系數(shù)為1.3及1.5計(jì)算的該工程中該柱獨(dú)立基礎(chǔ)的配筋結(jié)果↓↓↓

該獨(dú)立基礎(chǔ)由地震作用控制，因此按照新標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，配筋結(jié)果較按照現(xiàn)行規(guī)范計(jì)算配筋增加幅度不大，X方向獨(dú)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(dú)立基礎(chǔ)的對比發(fā)現(xiàn)，配筋變化很小。

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

按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，恒活分項(xiàng)系數(shù)為1.2及1.4計(jì)算的獨(dú)立基礎(chǔ)計(jì)算配筋結(jié)果，如下圖所示↓↓↓

按照新標(biāo)準(zhǔn)，恒活分項(xiàng)系數(shù)為1.3及1.5計(jì)算的該工程中該柱獨(dú)立基礎(chǔ)的配筋結(jié)果如下圖所示↓↓↓

通過對比可以看到，當(dāng)獨(dú)基由恒活荷載計(jì)算控制配筋時(shí)，對該獨(dú)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(gè)變化幅度是比較大。X方向獨(dú)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(dú)立基礎(chǔ)的配筋增加幅度也比較小，均小于5%。

鋼結(jié)構(gòu)二維設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)二維設(shè)計(jì)中也可以通過直接修改分項(xiàng)系數(shù)的方式實(shí)現(xiàn)對于新標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行。二維中直接修改恒載、活載及風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)為1.3和1.5。

二維鋼結(jié)構(gòu)程序中自動(dòng)形成的組合情況如下↓↓↓

結(jié)論

綜上，通過對上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)算例的梁、柱、墻、樓板及獨(dú)基等的配筋結(jié)果比對，按照新標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的配筋結(jié)果較按照現(xiàn)行可靠度標(biāo)準(zhǔn)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(dú)立基礎(chǔ)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(gè)別構(gòu)件配筋有變大，增大的幅度不超過10%。總體來講，對該框架模型的上部及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)對比，新標(biāo)準(zhǔn)恒活荷載分項(xiàng)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(dòng)讀取了定義的恒、活荷載的分項(xiàng)系數(shù)，對于后續(xù)的撓度及裂縫可以實(shí)現(xiàn)正確的計(jì)算。

新標(biāo)準(zhǔn)希望通過提高分項(xiàng)系數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全度的增加，從本算例來看，實(shí)際鋼筋的增加幅度可能并沒有想象的那么大，當(dāng)然，本算例并不具備完全的代表性，具體的影響仍需待新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后在實(shí)際工程中進(jìn)行檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)師需要提前做好相關(guān)準(zhǔn)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(xiàng)系數(shù)的修改影響并不會(huì)很大，具體不同烈度區(qū)下的配筋比較后續(xù)會(huì)有相關(guān)的文章做詳細(xì)的探討。