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前言
《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標準》GB50068-2018（后續(xù)簡稱“新標準”）即將于2019年4月1日執(zhí)行，相比舊標準《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》GB50068-2001（后續(xù)簡稱“舊標準”）尤其對于建筑結(jié)構(gòu)作用分項系數(shù)的取值做了重大變化。新標準的修訂借鑒了國內(nèi)外相關(guān)規(guī)范，總結(jié)了我國工程實踐經(jīng)驗，對我國建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范、各種材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、施工規(guī)范、檢測鑒定標準等具有重要指導意義，為相關(guān)標準規(guī)范的制（修）訂提供了依據(jù)。修訂后的新標準技術(shù)內(nèi)容科學合理、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，完善了我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在分項系數(shù)的取值，與美國和歐洲規(guī)范相當，建筑結(jié)構(gòu)安全度設(shè)置有了提高。吸納了最新國際標準和先進標準的設(shè)計理念，對促進我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和設(shè)計方法的完善和發(fā)展具有重要意義，新標準總體上達到了國際先進水平。
本文對新標準關(guān)于分項系數(shù)的修改進行了梳理，與舊標準做了對比分析，同時對使用新標準進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時引起構(gòu)件的配筋量變化做了分析及對需要注意的事項進行梳理。并結(jié)合PKPM軟件V4.3.4版本如何便捷、完善的實現(xiàn)對新標準的要求做了詳細解讀；與當下的設(shè)計相比，新標準的執(zhí)行可能會導致原來滿足規(guī)范要求的構(gòu)件截面，剪壓比、軸壓比等超限，也會引起梁、柱、墻、板及基礎(chǔ)等配筋不同程度的加大，造成建筑造價上升。
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新標準對荷載分項系數(shù)的要求
新標準更新內(nèi)容引起設(shè)計師比較關(guān)注的較大變化為建筑結(jié)構(gòu)作用分項系數(shù)的改變。如下圖1所示為新標準對于持久設(shè)計狀況和短暫設(shè)計狀況時，采用作用的基本組合。圖2為作用基本組合時，作用分項系數(shù)的取值，新標準對γG及γQ的取值，按照作用效應對承載力有利與不利有別。當作用效應對承載力不利時γG取值為1.3，γQ取值為1.5。
圖1 新標準作用的基本組合
圖2 新標準作用分項系數(shù)取值
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舊標準對荷載分項系數(shù)的要求
舊標準7.0.2條對于承載能力極限狀態(tài)按照圖3荷載效應的基本組合。從圖4舊標準作用分項系數(shù)取值可以看到，荷載作用分項系數(shù)γG及γQ的取值，也按作用效應對承載力有利與不利取值有別。當作用效應對承載力不利時γG取值為1.2，γQ取值為1.4。當作用效應對承載力有利時，γG取值小于1.0，γQ取值為0。同時舊標準有對應γQ取值為1.35的情況，新標準已經(jīng)取消該組合。
圖3 舊標準作用的基本組合
圖4 舊標準作用分項系數(shù)取值
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新舊標準荷載分項比對
根據(jù)新標準變化，永久荷載分項系數(shù)由舊標準的1.2調(diào)整到1.3，可變荷載分項系數(shù)由舊標準的1.4調(diào)整到1.5。同時新標準中取消了舊標準γQ取值為1.35的情況。如此重要的調(diào)整，自然會引起組合內(nèi)力的較大變化，進而引起構(gòu)件配筋發(fā)生變化。但是對于地震設(shè)計狀況，新標準明確要求采用地震作用的地震組合，地震組合的效應設(shè)計值應符合現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011的規(guī)定。按照該規(guī)范，重力荷載分項系數(shù)的取值應為1.2，風荷載風項系數(shù)取值為1.5；同時按照最近高規(guī)規(guī)范組的建議，剛重比計算時永久荷載和可變荷載的分項系數(shù)仍然取值為1.2，1.4，不按照可靠性新標準做修改。
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V4.3.4版軟件對于新標準的自動便捷實現(xiàn)
PKPM軟件V4.3.4版本已經(jīng)可以完全便捷自動的實現(xiàn)按照新標準進行永久荷載及可變荷載分項系數(shù)的設(shè)置，只需要簡單的勾選按鈕，程序會自動執(zhí)行新標準，并進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析與構(gòu)件配筋設(shè)計。對上部結(jié)構(gòu)計算、樓板設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計等的影響詳細分析如下。
4.1上部結(jié)構(gòu)分析設(shè)計
（1）在SATWE軟件“設(shè)計信息”下設(shè)置“執(zhí)行《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標準》”，如圖5所示，程序會自動按照規(guī)范新標準要求形成對應的分項系數(shù)與組合，不再區(qū)分永久荷載為主時的分項系數(shù)1.35，永久荷載分項系數(shù)為1.3，可變荷載分項系數(shù)為1.5，當然風荷載也屬于可變荷載，其分項系數(shù)也為1.5。圖6所示為在勾選執(zhí)行新標準后，程序自動形成的各種荷載分項系數(shù)。
圖5 SATWE中選擇執(zhí)行可靠性新標準選項
圖6 SATWE中自動形成的荷載分項系數(shù)
（2）查看對應1.3及1.5分項系數(shù)下的內(nèi)力組合，組合如下圖7所示，比如對于非地震參與的組合1為1.3D+1.5L；對地震作用參與的組合，由于設(shè)置了重力荷載代表值的系數(shù)為1.3，可以看到21組合為1.3D+0.65-0.3W+1.3EH，（風與地震同時組合時的組合系數(shù)為0.2，風荷載分項系數(shù)1.5，因此風的系數(shù)為0.3，不是0.28）。當然按照新標準要求可以按照現(xiàn)行抗規(guī)進行抗震狀況設(shè)計，因此，可按圖5的要求設(shè)置重力荷載分項系數(shù)為1.2（程序默認為1.2）。
圖7 SATWE修改分項系數(shù)之后的組合
通過上述組合可以看到，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)件配筋可能由原來的構(gòu)造控制，變?yōu)橛嬎闩浣羁刂啤?/p>
（3）計算完畢之后，可以通過軟件中工程對比，直接對比結(jié)果?？赏ㄟ^添加按照恒、活荷載分項系數(shù)1.2及1.4計算的模型，對兩模型進行比對，如下圖8所示。
圖8 系數(shù)修改前后兩模型的結(jié)果比對
（4）某框架工程通過修改恒活荷載分項系數(shù)為1.3，1.5之后，對于梁配筋柱結(jié)果與恒活荷載分項系數(shù)為1.2，1.4進行比對，對比結(jié)果如下圖9所示：
圖9 不同分項系數(shù)梁柱配筋結(jié)果比對
（5）通過對上述工程不同參數(shù)取值的比對，可以得如下結(jié)論：
相比舊標準，采用新標準該工程中梁、柱、墻構(gòu)件配筋，或不變或增大；從增大的構(gòu)件來看，某些梁跨中配筋可以從31增大到34，增大幅度可達到9%；某些梁支座配筋從28到29，增大幅度也就3.5%；有些柱單邊配筋面積從44增加到46，增加幅度4.5%；有些梁跨中配筋從6增加到7，增加幅度為16%，但實際查看該梁計算配筋分別為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，需要具體工程做詳細對比分析。
（6）對結(jié)構(gòu)指標的影響。
永久荷載和可變荷載分項系數(shù)的修改對結(jié)構(gòu)的周期、風荷載標準值、地震作用標準值、層間位移角、位移比、剪重比、質(zhì)量比、剛度比、有效質(zhì)量系數(shù)、零應力區(qū)及傾覆力矩比例等均不產(chǎn)生影響，但是對樓層抗剪承載力之比（該指標與鋼筋有關(guān)）、沖切及剪切、剪壓比、柱軸壓比等均有影響。如果對重力荷載分項系數(shù)的取值按照現(xiàn)行抗規(guī)1.2執(zhí)行的話，不會影響墻軸壓比，也不會影響柱軸壓比，但是對60m以上風荷載與地震同時組合的結(jié)構(gòu)，柱軸壓比產(chǎn)生影響，也影響剪壓比的計算結(jié)果。
按照高規(guī)要求，剛重比計算要考慮永久荷載與可變荷載組合，圖10所示，如果要執(zhí)行新標準，該系數(shù)嚴格意義上要修改為1.3與1.5，但是高規(guī)組考慮到新舊規(guī)范交替，暫對剛重比計算仍然采用永久荷載與可變荷載分項系數(shù)1.2與1.4，如圖11所示，軟件中可直接在圖5中填寫參數(shù)。
圖10 高規(guī)剛重比的計算
圖11 高規(guī)組對剛重比計算的說明
（7）地震組合重力荷載分項系數(shù)取值。
對于地震設(shè)計狀況，新標準明確要求采用地震作用的地震組合，地震組合的效應設(shè)計值應符合現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011的規(guī)定。按照該規(guī)范，重力荷載分項系數(shù)的取值應為1.2。目前在抗規(guī)組沒有給出明確說明前，對地震作用參與的重力荷載分項系數(shù)可取1.2作為規(guī)范過渡期間的處理方式。但在規(guī)范統(tǒng)一后，該系數(shù)應該取值為1.3，《建筑與市政工程抗震通用規(guī)范》（征求意見稿）中已經(jīng)取值為1.3，如圖12所示。當然設(shè)計師也可以按照圖5所示的菜單中人工指定重力荷載分項系數(shù)。
圖12 建筑與市政工程抗震通用規(guī)范（征求意見稿）
4.2樓板設(shè)計
按照新標準恒、活分項系數(shù)的修改還影響樓板的設(shè)計。樓板設(shè)計時，也可直接選擇按鈕“執(zhí)行《建筑結(jié)構(gòu)可靠性統(tǒng)一標準》”，程序會自動改變分項系數(shù)，并完成組合，進行后續(xù)板的分析與配筋設(shè)計。
樓板的設(shè)計可以在混凝土施工圖及SLABCAD中均可實現(xiàn)按照新標準的設(shè)計。如圖13為混凝土施工圖中板計算的恒、活荷載分項系數(shù)執(zhí)行新標準及組合的菜單，恒、活荷載分項系數(shù)分別為1.3及1.5。
圖13 混凝土樓板計算中執(zhí)行新標準
圖14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。
圖14 按照新標準計算的樓板配筋結(jié)果
圖15為按舊標準，恒、活分項系數(shù)為1.2及1.4計算的某工程樓板配筋結(jié)果。
圖15 按照舊標準計算的樓板配筋結(jié)果
通過上述板配筋對比可知，有些樓板跨中配筋由原來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%；有些樓板支座配筋由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%；
通過上述算例對比分析，樓板配筋不論跨中還是支座，配筋均增大，幅度為8%左右。如果是構(gòu)造配筋控制，系數(shù)的修改不影響樓板配筋結(jié)果。
4.3基礎(chǔ)設(shè)計
新標準恒、活分項系數(shù)的改變對基礎(chǔ)設(shè)計也會產(chǎn)生不同程度的影響，對基礎(chǔ)設(shè)計中也是采用同樣選擇按鈕自動處理的方式，如圖16所示。
圖16 基礎(chǔ)設(shè)計中恒活荷載分項系數(shù)的修改
圖17為按照新標準，恒、活分項系數(shù)為1.3及1.5計算，該工程中某柱下獨立基礎(chǔ)的配筋結(jié)果。
圖17 按新標準某獨基的配筋結(jié)果
圖18為按照舊標準，恒、活分項系數(shù)為1.2及1.4計算某工程中某柱下獨立基礎(chǔ)計算的配筋結(jié)果。
圖18 按舊標準某獨基的配筋結(jié)果
該獨立基礎(chǔ)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%。對該工程中獨立基礎(chǔ)的對比發(fā)現(xiàn)，配筋變化很小。
另一個由非地震控制的柱下獨立基礎(chǔ)，按照新標準，恒、活分項系數(shù)為1.3及1.5計算的獨立基礎(chǔ)計算配筋結(jié)果，如圖19所示。
圖19 按新標準某非抗震控制獨基的配筋結(jié)果
按照舊標準，恒、活分項系數(shù)為1.2及1.4計算該柱下獨立基礎(chǔ)的配筋結(jié)果如下圖20所示。
圖20 按舊標準某非抗震控制獨基的配筋結(jié)果
通過上述獨基配筋結(jié)果對比可知，當獨基由恒、活荷載的非抗震組合控制配筋時，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，這個變化幅度還是比較大。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%，該獨立基礎(chǔ)的配筋增加幅度較小，兩個方向均小于5%。
4.4鋼結(jié)構(gòu)二維設(shè)計及工具箱
鋼結(jié)構(gòu)二維設(shè)計及工具箱中也增加了控制參數(shù)是否“執(zhí)行《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標準》”。設(shè)計師根據(jù)工程具體情況決定是否執(zhí)行該標準，如圖21所示。如果執(zhí)行了新標準，恒載、活載的分項系數(shù)發(fā)生變化，其中恒載由1.2變?yōu)?.3，活載、風載、吊車由1.4變?yōu)?.5，如圖22所示。
圖21 鋼結(jié)構(gòu)二維選擇是否執(zhí)行新標準
圖22 鋼結(jié)構(gòu)二維設(shè)計中按新標準的荷載分項系數(shù)
4.5某鋼框架結(jié)構(gòu)應力比結(jié)果新舊標準對比
如下圖23為某鋼框架結(jié)構(gòu)，7度0.15g，按照新標準與舊標準計算，進行比對，應力比的對比結(jié)果如圖24所示。
圖23 某鋼框架三維模型
圖24 鋼框架新舊標準梁柱應力比結(jié)果對比圖
該鋼框架中的梁、柱按照新標準計算，應力比結(jié)果較按舊標準計算增加，增加幅度區(qū)分抗震與否。非抗震控制的梁應力比從0.91增加到0.98，增幅7.1%；抗震控制的梁應力比從0.76增加到0.79，增幅3.8%。對非抗震控制下鋼構(gòu)件應力比影響更明顯。
4.6某框架結(jié)構(gòu)用鋼量新舊標準比對
如圖25為某7度區(qū)0.1g的框架結(jié)構(gòu)采用新舊標準計算的梁、柱等的配筋結(jié)果比對（新標準重力荷載分項系數(shù)取1.2），相比舊標準，使用新標準，該框架結(jié)構(gòu)的用鋼量增加3.1%，如果再綜合考慮板的用鋼量的增加4%左右，該工程的綜合用鋼量增加大概3.5%。該框架模型及新舊標準配筋結(jié)果比對如圖25所示。其中該框架結(jié)構(gòu)第九層樓板的配筋結(jié)果新舊標準對比結(jié)果如圖26所示。
圖25 某框架結(jié)構(gòu)新舊標準用鋼量比對
圖26 該框架結(jié)構(gòu)第9層樓板配筋新舊標準對比
采用新舊標準，重力荷載分項系數(shù)取1.3，計算的梁、柱等的配筋結(jié)果比對如圖27所示，相比舊標準，使用新標準，該框架結(jié)構(gòu)的用鋼量增加4.2%。
圖27 該結(jié)構(gòu)重力荷載分項系數(shù)取1.3新舊標準用鋼量比對
4.7某剪力墻住住宅用鋼量新舊標準比對
如圖28為某8度區(qū)0.2g的剪力墻結(jié)構(gòu)采用新舊標準計算的梁、柱及墻配筋結(jié)果比對，相比舊標準，使用新標準，該工程綜合用鋼量增加大概5.1%。該工程模型及新舊標準配筋結(jié)果比對如圖26所示。
