2021年10月13日,住建部网站发布了9本全文强制规范,自2022年4月1日起实施。在今年早些时候的7月13日,住建部发布了13本全文强制规范,自2022年1月1日起实施。

已经发布的全文强条通用规范中包含

6本工程项目类通用规范:《燃气工程项目规范》、《供热工程项目规范》、《城市道路交通工程项目规范》、《园林绿化工程项目规范》、《城市垃圾处理处置工程项目规范》及《市容环卫工程项目规范》;

16本工程建设类通用规范:《工程结构通用规范》、《建筑与市政地基基础通用规范》、《建筑与市政工程抗震通用规范》、《钢结构通用规范》、《木结构通用规范》、《组合结构通用规范》、《砌体结构通用规范》、《既有建筑鉴定与加固通用规范》、《混凝土结构通用规范》、《工程勘察通用规范》、《工程测量通用规范》、《既有建筑维护与改造通用规范》、《建筑给水排水与节水通用规范》、《建筑环境通用规范》、《建筑节能与可再生能源利用通用规范》及《建筑与市政工程无障碍通用规范》。

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图1 全文强制规范发布的通知

★ 各本通用规范均为强制性建设规范,全部条文必须严格执行,并且工程建设标准相关强制性条文同时废止。

★ 现行工程建设标准中有关规定与本规范不一致的,以本规范的规定为准。

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图2 《建筑与市政工程抗震通用规范》发布的公告

PKPM2021新规范V1.1版软件已经在上部结构、钢结构、预应力、砌体、基础等模块均实现了对其中6本通用规范要求的相关内容,目前实现的通用规范有:《工程结构通用规范》、《建筑与市政地基基础通用规范》、《建筑与市政工程抗震通用规范》、《钢结构通用规范》、《组合结构通用规范》、《砌体结构通用规范》。


 

结构建模对2021通用规范的执行

在《工程结构通用规范》4.2.2条,部分类别的楼面均布活荷载值增大0.5kN/m2或者1kN/m。

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图3 《工程结构通用规范》对楼面活荷载的要求

在结构建模中,软件可根据设计师指定的房间属性,自动按照通用规范的要求,确定楼面活荷载标准值。

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图4 PM建模中活荷载标准值按照通用规范确定

设计中需要设计师特别注意的是,通用规范对中小学的上人屋面、外廊、楼梯、平台等临空位置设置的防护栏杆,其顶部水平荷载取值为1.5kN/m,这与现行荷载规范取值1.0kN/m是不同的。

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图5 《工程结构通用规范》4.2.14对栏杆顶部水平荷载的要求

上部结构分析及设计采用2021通用规范

在“总信息”参数中,可以选择执行的规范,如果采用的是2021规范v 1.1版的程序,软件会自动默认“通用规范(2021版)”,程序将会按照通用规范内容执行。如果要选择按照2010版规范,可以通过切换“执行规范”实现。

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图6 2021规范V1.1版默认执行规范为“通用规范(2021版)

在“总信息”参数中,可以选择执行的规范,如果采用的是2021规范v 1.1版的程序,软件会自动默认“通用规范(2021版)”,程序将会按照通用规范内容执行。如果要选择按照2010版规范,可以通过切换“执行规范”实现。

上部结构分析及设计软件中具体执行通用规范的条文情况如下:

2.1风荷载考虑脉动的放大系数

《工程结构通用规范》4.6.5条要求如下,风荷载考虑脉动增大系数,不小于1.2。

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图7 《工程结构通用规范》脉动风荷载放大系数

当选择执行2021通用规范时,软件计算风荷载时,按照荷载规范计算得到风振系数小于1.2时,程序取1.2;大于1.2时,采用计算值。

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图8对于风振系数小于1.2时,程序自动取1.2

2.2重力荷载和地震作用分项系数调整

《建筑与市政工程抗震通用规范》4.3.2条对各种荷载及作用的分项系数取值如下,这与现行规范的取值要求是不同的,重力荷载分项系数取1.3,地震作用分项系数取1.4。

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图9 重力荷载分项系数取1.3

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图10 地震作用分项系数取1.4

设计中选择了通用规范(2021版),程序自动对重力荷载和地震作用分项系数按照通用规范值设置,分别为1.3和1.4,荷载组合表和构件信息输出的文本均能体现。

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图11 软件根据通用规范要求自动调整重力荷载及水平地震分项系数

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图12 墙轴压比结果校核体现了重力荷载分项系数的调整

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图13 墙剪压比结果校核体现了重力荷载及地震作用分项系数的调整

2.3钢结构弹性二阶效应分析

假想水平荷载与地震作用组合,系数取0.5。《钢结构通用规范》5.2.3条要求,钢结构二阶分析时候应考虑假想水平荷载,框架柱的计算长度系数取1.0,并且对假想水平荷载,如果是地震作用参与组合的工况,组合系数取值0.5。

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图14 钢结构二阶分析

程序对于二阶效应分析,重力荷载为设计值,即恒、活荷载分项系数修改为1.3、1.5;对于二阶分析时,假想水平荷载的分项系数取1.0,与非地震组合的组合系数取1.0,与地震作用组合的组合系数与现行钢结构标准不同,取值0.5(现行钢结构设计标准取值为1.0)。

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图15 结构二阶效应计算时,重力荷载采用设计值

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图16 二阶弹性分析柱计算长度系数取1.0

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图17 假想水平荷载与地震作用组合,组合系数取0.5

2.4通用规范对变形验算做出了规定

通用规范对各种类型的结构,在多遇地震作用下的弹性变形,做出了相关限制要求,变形值不应大于容许变形值。将变形要求拉入强条,这与现行规范要求是不同的。

对于钢筋混凝土结构、钢结构等软件可以自动根据规范确定变形限值,当结构在地震下的变形超出限值时,软件会显红给出超限。

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图18 通用规范对结构变形的要求

变形限值设置采用2021通用规范

对于钢筋混凝土结构、钢结构等软件可以自动根据规范确定变形限值,当结构在地震下的变形超出限值时,软件会显红给出超限。如果对于钢-混凝土组合结构,按照通用规范,该限值由设计师确定时,可以通过填写软件中的位移角限值,来让程序判断计算值是否超限。

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图19 软件对结构变形限值的设置

基础设计采用2021通用规范

在基础软件“总信息”参数中,可以选择执行的规范,如果采用的是2021规范v 1.1版的程序,软件会自动默认“通用规范(2021版)”,程序将会按照通用规范内容执行。如果要选择按2010版规范,可通过切换“执行规范”实现。

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图20 基础设计中可选择执行“通用规范(2021版)”

基础设计中的基本组合中可以查看到重力荷载的分项系数与地震作用的分项系数已经按照通用规范修改为1.3和1.4。

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图21 基础设计中组合已经按照通用规范修改相关系数

采用2021通用规范与现行规范设计结果的对比

采用通用规范,与采用现行的设计规范相比,可能对某些设计结果产生较大的影响,但是对某些设计结果并不产生影响。如果不考虑由于活荷载的微小变化,与现行规范相比,通用规范的执行将引起以下设计结果的不变与变化。

不变化的设计结果项

结构的整体指标,如周期、总质量、刚重比、地震作用下楼层基底剪力、地震作用下层间位移角、有效质量系数、倾覆力矩比例、零应力区比例等整体指标均不变。

结构楼层指标,如位移比、刚度比、剪重比、质量比等楼层指标均不变。

楼板的配筋不变。

普通钢框架结构中的柱长细比及其限值不变。

大部分钢结构都是风荷载起控制,如果风荷载不变,应力比也不变化。

低烈度区的框架、框剪、剪力墙及框筒,如果不考虑竖向地震,配筋基本变化不大。

多层钢结构厂房轴压比小于0.2,轴压比限值不变。

引起变化的设计结果项

结构的整体指标,如风荷载作用下结构基底剪力,风荷载作用下层间位移角可能变大。

通用规范风荷载脉动放大系数调整最小值为1.2,可能引起部分结构风荷载增大。

结构楼层指标,如楼层抗剪承载力之比由于钢筋变化其结果变化。

构件的指标,如墙轴压比、柱轴压比均变大,增大幅度大概为8%左右。

构件的指标,如柱剪压比、梁剪压比、墙剪压比等均增大,增大幅度8%左右。

某些混凝土柱由于轴压比变大,导致与现行规范相比,可能要进行强柱弱梁调整、钢柱由于轴压比变大,可能也需要进行强柱弱梁验算。

多层钢结构厂房体系(轴压比大于0.2时),长细比限值变小。

钢结构梁、柱板件宽厚比及高厚比限制可能变化。

地震组合控制的下的钢结构,应力比可能会有增大,增大幅度大概为4%-8%,某些情况下钢构件应力比变化的原因是原来的全截面控制变成了有效截面控制,对应控制组合也发生了变化。

一般情况下基础的配筋控制主要由非地震控制。如果是地震控制的基础冲切、剪切均变大,基础配筋变大。

框架、框剪、剪力墙及框架-核心筒等工程,梁、柱墙等配筋有不同程度的变化,烈度越高,配筋增加幅度越大。

地震组合控制的钢结构构件,二阶弹性分析时,由于缺陷工况组合系数变化,应力比也会变化。

案例对比

由抗震控制的基础配筋可能会变大。

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图22 采用通用规范与现行规范对比某独立基础的配筋

柱、墙轴压比变大。

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图23 采用通用规范与现行规范对比某柱的轴压比

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图24 采用通用规范与现行规范对比某墙的轴压比

抗震控制的钢结构,构件应力比会变化大。

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图25 采用通用规范与现行规范对比某钢梁的应力比

抗震控制的梁、柱、墙配筋均变大。

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图26 采用通用规范与现行规范对比某框架柱的配筋

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图27 采用通用规范与现行规范对比某剪力墙的配筋

通过对框架、框剪、剪力墙及框架-核心筒等大量工程案例的对比,在不考虑楼板配筋的情况下,采用通用规范后,低烈度区(6、7度)的结构配筋量增加幅度均较小,增加幅度0.09%~2%;高烈度区(7度0.15g、8度)、8度0.3g)的结构配筋量增加幅度大概在2%~6.23%。烈度越高,配筋增加幅度越大。

采用2021通用规范相关注意事项

一旦采用通用规范,会引起柱、墙构件轴压比、剪压比变大,这会导致用现行规范设计的结构方案,可能要做变更,不仅仅是配筋变大的问题。对于由于轴压比、剪压比的变大,导致轴压比、剪压比超出现行规范设计要求时,要进行结构中构件截面的调整,这可能会进一步引起配筋的变化。

同时,对于有些柱配筋时,由于采用现行规范可能配筋组合对应的轴压比小于0.15,不做强柱弱梁调整,但是按照通用规范设计,轴压比变大,可能要进行强柱弱梁调整,这会导致组合弯矩变大,导致柱配筋变化较大。

还有一些工程,采用现行规范,可能构件配筋是构造配筋,但是采用通用规范配筋有可能变成有抗震控制,这可能会导致配筋有较大变化。

对于个别构件来看,有可能组合内力在采用通用规范后增加8%左右,但是引起构件的配筋变化可能达到16%左右。

对处于规范变化阶段的工程,设计师需要提前采用通用规范试算,避免由于采用现行规范,导致变化较大。

2021通用规范与现行规范执行的关系

《通用规范》采用全文强制执行的统一规范来代替现行各本规范中的分散的强制性条文,形成更加条理化、清晰化的强制性技术法规体系。采用通用规范后,对于其他现行规范中的强制性条文作废。但是如抗规、高规、荷载规范等其中的相关条文,通用规范在说明中也建议一般情况下执行。

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图28 关于通用规范实施后其他规范的执行

总结

PKPM2021新规范V1.1版软件已经在上部结构、钢结构、预应力、砌体、基础等全模块均实现了对通用规范要求的相关内容,设计师可以直接下载最新的程序使用。