分項系數的提高對配筋到底有多大影響?新一波突擊報審即將來臨
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《建筑結構可靠性設計統一標準》于2017年7月19日已經在建研院通過了規范送審稿的審查會。
修訂后的《建筑結構可靠性設計統一標準》在作用分項系數方面的取值與美國及歐洲規范相當，可操作性強，與國家現行規范相協調，符合我國國情和政策導向，建筑結構安全度水平有了提高。
最終標準目前在網站上沒有公布，但從送審稿中可以看到標準相關的更新內容及與當前規范《建筑結構可靠度設計統一標準》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《建筑結構可靠性設計統一標準》GB50068-2018送審稿中的變化，恒荷載分項系數由1.2調整到1.3，活荷載分項系數由1.4調整到1.5。如此重要的調整，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?2019年4月1日開始執行，系數修改，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分別為1.3,1.5，實現用新標準進行結構的設計，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版本已經可以完全實現按照新標準進行恒活分項系數的設置，并進行構件配筋設計，同時也可以對按照新標準系數的計算結果與按照當前可靠度標準進行設計的結果比對及包絡設計。
上部結構
1、首先在SATWE工況信息下設置恒荷載的分項系數(不利非主控)為1.3，設置活荷載的分項系數為1.5，當然風荷載也屬于可變荷載，同樣修改其分項系數為1.5，如下圖所示↓↓↓
2、查看定義了新的分項系數下的內力組合，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修改為1.3及1.5之后，不僅僅對于非地震控制下的構件內力有影響，對于地震控制組合下的構件內力也有影響，因此，該分項系數的修改，對計算配筋控制的高烈度區結構構件配筋及低烈度區非抗震控制的結構構件配筋均有影響，低烈度區構件配筋原來可能由構造控制，現在可能變為計算配筋控制。
另外，針對荷載規范3.2.4-1條，永久荷載效應對結構不利時，永久荷載效應控制的組合應取1.35，此系數是否會隨新標準調整尚不明確，但設計師仍然可以方便地在程序中直接根據規范修改值進行修改。目前仍然按現行規范取值為1.35。
3、計算完畢之后，可以通過軟件中的工程對比工程，直接對比結果。可以直接對上述系數修改后計算完畢的工程結果中，通過工程對比中添加按照恒活1.2及1.4系數計算的模型，進行比對，如下圖所示↓↓↓
某框架工程通過修改恒活荷載系數為1.3，1.5之后，對于梁配筋柱結果進行比對，對比結果如下圖所示↓↓↓
通過上述兩個工程的比對，可以看到如果采用《建筑結構可靠性設計統一標準》GB50068-2018，相比當前的可靠度規范，對于該工程中的梁柱墻構件的配筋，或者配筋不變，或者配筋增大，從增大的結果來看，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，直接評價結構中用總鋼量增加多少不好確定，還需要具體結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的構件配筋結果與按當前規范設計的構件配筋結果進行包絡設計。(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果產生影響的條文，如前文所述荷載規范3.2.4-1條的1.35的系數影響等，因此尚不能斷言新標準的設計結果一定嚴于舊標準。此時采用包絡設計不失為一個穩妥途徑。)
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不同的兩模型，實現兩個模型的包絡設計。
計算完畢之后，對于計算結果進行包絡設計。主模型中顯示兩個模型包絡設計以后的結果。如下圖以角部某柱的結果展示包絡的結果↓↓↓
樓板設計
樓板設計中可以在混凝土施工圖中及SLABCAD中設置分項系數實現按照新標準的設計。如下圖為混凝土施工圖中板計算的恒活荷載分項系數的修改菜單，修改恒活荷載分項系數分別為1.3及1.5。
下圖為按照現行標準，恒活分項系數為1.2及1.4計算的某工程的樓板的配筋結果↓↓↓
下圖為按照新標準，恒活分項系數為1.3及1.5計算的樓板配筋結果↓↓↓
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果由451變為488，板配筋增加幅度為8%，有些樓板的支座配筋結果由909增大到989，增大幅度為8.8%，有些樓板支座配筋結果由635變為689，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，如下圖所示↓↓↓
下圖為按照現行標準，恒活分項系數為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果↓↓↓
下圖為按照新標準，恒活分項系數為1.3及1.5計算的該工程中該柱獨立基礎的配筋結果↓↓↓
該獨立基礎由地震作用控制，因此按照新標準計算，配筋結果較按照現行規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現，配筋變化很小。
對該構造控制的獨基，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生成的獨基的計算結果。
按照現行標準，恒活分項系數為1.2及1.4計算的獨立基礎計算配筋結果，如下圖所示↓↓↓
按照新標準，恒活分項系數為1.3及1.5計算的該工程中該柱獨立基礎的配筋結果如下圖所示↓↓↓
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，配筋結果增加幅度也不算很大，但是相對地震組合下的配筋結果，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%。
鋼結構二維設計
鋼結構二維設計中也可以通過直接修改分項系數的方式實現對于新標準的執行。二維中直接修改恒載、活載及風荷載的分項系數為1.3和1.5。
二維鋼結構程序中自動形成的組合情況如下↓↓↓
結論
綜上，通過對上述結構設計算例的梁、柱、墻、樓板及獨基等的配筋結果比對，按照新標準計算的配筋結果較按照現行可靠度標準有不同程度的增大。對于板的配筋結果增加幅度大概8%左右，對于獨立基礎的配筋結果增加幅度很小，大概不超過5%，對于梁柱配筋結果增大幅度不一，有的構件配筋結果基本保持不變，個別構件配筋有變大，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設計對比，新標準恒活荷載分項系數修改1.3及1.5以后，對于構件配筋的增加幅度不超過10%。梁、板的撓度和裂縫選筋中，程序已經自動讀取了定義的恒、活荷載的分項系數，對于后續的撓度及裂縫可以實現正確的計算。
新標準希望通過提高分項系數的方法實現結構安全度的增加，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。由于低烈度區非抗震控制可能對柱墻配筋影響較大，高烈度區抗震控制構件配筋，可能僅僅恒載1.3分項系數的修改影響并不會很大，具體不同烈度區下的配筋比較后續會有相關的文章做詳細的探討。
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