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2021年7月15日，住建部網站釋出了13本全文強制規範，自2022年1月1日起實施。各本通用規範均為強制性建設規範，全部條文必須嚴格執行，並且工程建設標準相關強制性條文同時廢止。
圖1 全文強制規範釋出的通知
1.通用規範中要求對樓面和屋面荷載處理的要求
在《工程結構通用規範》4。2。1條要求，當建築樓面和屋面堆積物較多或者較重的區域，應按照實際情況考慮其荷載。
圖2 《工程結構通用規範》對樓面和屋面活荷載處理的要求
通常設計中，對於一般矩形房間的樓面活荷載，按照均布荷載進行佈置，然後按照正常的塑性鉸導荷的方式將板面的荷載導算到樑上，再進行後續梁、柱、牆等內力計算及配筋設計。樓面和屋面上的滿布活荷載對板的設計是按照靜力手冊彈性演算法進行設計的。
圖3 矩形規則樓面板均布荷載按照梯形三角形導荷
圖4 矩形規則樓面板均布荷載按照梯形三角形導荷結果
圖5 邊界條件一致的矩形樓板按照靜力手冊計算
對於異形房間形成的樓板，也按照均布荷載進行樓面和屋面的荷載佈置，然後按照周邊導荷的方式將板面的荷載導算到樑上，再進行後續梁、柱、牆等內力計算及配筋設計。樓面和屋面上的滿布活荷載對板的設計是按照有限元演算法進行內力分析及設計的。
圖6 異形房間按房間邊長周邊導荷
圖7 異形房間的樓板按照有限元計算
如果房間上有區域性的荷載，比如填充牆荷載、區域性的裝置荷載等，通常的處理方式是按照把荷載均攤到房間上，仍然按照均布荷載進行處理，當局部荷載比較小的情況下，按照這樣的方式對結構安全性影響不會很大。但是當局部荷載分佈極不均勻，或者區域性荷載影響較大時，按照這種均攤的方式造成某些構件的內力及配筋偏小，可能造成結構設計不安全。
當下的設計，由於軟體中都有區域性荷載處理的功能，有些設計師也會在建模中直接輸入樓面區域性荷載（樓面區域性線荷載、樓面區域性面荷載、樓面區域性點荷載三種類型）進行詳細設計，這樣比較準確的反映荷載的分佈對梁、柱、牆及板設計的影響。
圖8 軟體中直接輸入樓面區域性荷載
2.
現行荷載規範對樓面和屋面荷載處理的要求
《建築結構荷載規範》GB50009-2012第5。2。1條主要針對工業建築樓面的房間荷載提出了對堆放原料或成品較多、較重的區域，應按照實際情況考慮。荷載規範也提供了按照其附錄的方式進行等效的處理，但是這種等效操作起來難度大，並且也不好處理。
圖9 荷載規範對樓面和屋面活荷載處理的要求
3. 在樓面上直接加暗梁或虛梁方式佈置樓面區域性荷載
還有一些設計師在對實際工程中樓面上佈置的填充牆，或某些區域性線荷載處理時，直接在樓板上佈置暗梁，然後按照梁間荷載的方式施加，如果直接在板中加暗梁，雖然較方便的佈置了板面荷載，但是通常在後續的梁、柱、牆及樓板設計中會導致一系列的問題，比如：
加了虛梁會由於房間被分成兩個，進而引起軟體對中梁剛度放大係數的計算引起變化（軟體預設按照房間的跨度去判斷並計算中梁剛度放大係數的）。
同時由於房間被劃分成幾個小房間，也會引起房間的導荷會發生變化（房間導荷時按照每一個房間，採用梯形三角形方式導荷）。
另外由於房間被分成小房間，也會影響軟體對於活荷載折減係數的判斷（軟體預設按照房間大小判斷活荷載折減係數）。
而更重要的是由於添加了虛梁，導致樓板被劃分為多塊，在進行樓板設計時，軟體預設會按照每一個房間單獨計算，這就導致樓板的設計如果按照傳統設計方式產生嚴重錯誤。當然這種情況下，樓板的分析及設計應該採用slabcad軟體按照整層進行設計才能保證這種情況下被虛梁或者暗梁劃分的樓板的結果計算正確。
圖10 樓面上加虛梁或暗梁再佈置區域性線荷載或點荷載
因此，設計中不建議按照虛梁或者暗梁的方式輸入模型中處理區域性荷載。即使實際工程中有暗梁，在建模計算處理中也建議按照區域性荷載處理，不要把暗梁或者虛梁輸入到模型中去。
4.
在樓面和屋面板上直接輸入區域性荷載
PKPM軟體中可以直接輸入三種類型的樓面區域性荷載，樓面區域性線荷載、樓面區域性面荷載、樓面區域性點荷載。如果是樓面上填充牆的線荷載，軟體還提供了直接輸入填充牆的高度、填充牆的容重及填充牆的寬度，軟體會自動計算板上的線荷載值。
圖11 樓面上佈置各種區域性荷載
對板上佈置區域性荷載的樓板，對區域性荷載的導算，按照有限元方式進行導荷，荷載簡圖採用三角形、梯形較準確反映荷載分佈，同時對異形房間遠離區域性荷載方向的構件做荷載修正，可以看到區域性荷載對遠離區域性荷載作用位置的梁可能不產生影響，荷載主要影響反映在區域性荷載作用的位置。這與按照均攤方式處理相比，可能會導致區域性荷載作用位置的梁內力配筋變大。如果按照均攤方式處理，可能會造成計算配筋偏小，計算結果可能不安全。
圖12 樓面上佈置區域性點荷載
圖13 房間有限元導荷，遠離區域性荷載方向的構件做荷載修正
5.樓面上作用區域性荷載與樓面荷載均攤方式比較
5.1
區域性荷載對梁、柱、牆及板的配筋影響
如下圖所示的結構樓面上，佈置了相應的樓面上的填充牆的線荷載，軟體對這種區域性線荷載會按照有限元導荷，由於荷載的佈置相對房間來說偏上，這也導致有限元導荷結果上一排的梁的結果遠大於下面梁的計算結果，相比按照荷載均攤的方式，會引起明顯的結果差異。
圖14 樓面上佈置區域性線荷載
圖15 樓面區域性線荷載按照有限元導荷結果
計算完畢檢視梁、柱及板的結果對比，以圖中標記處的梁為例，右支座頂筋配筋面積為22平方釐米，柱的配筋面積兩個邊均為24平方釐米。
圖16 樓面區域性線荷載輸入梁、柱配筋結果
圖17 樓面區域性線荷載輸入板配筋結果
按照均布荷載把填充牆的荷載均攤到樓面上，按照樓面上的區域性線荷載27。6kN/m，佈置長度為4。2m，總荷載值為27。6*4。2=115。92kN，房間的面積為7。4*4。2=31。08平方米，這樣按照均攤的方式，計算樓面等效均布活荷載為：3。73kN/平方米，將該等效荷載輸入到模型中進行計算，可以看到活荷載的導算結果，按照均布方式輸入與按照樓面區域性線荷載輸入有較大差別。
圖18 填充牆按照均攤方式輸入樓面均布活荷載
圖19 按照均布荷載方式輸入填充牆活荷載的導算結果
按照均布荷載輸入樓面填充牆荷載，計算得到梁、柱及樓板的計算結果如下。
圖20 樓面區域性線荷載輸入梁、柱配筋結果
通過樑柱配筋圖對比，可以看到對於對比位置的梁，按照均布荷載輸入，梁的配筋從原來的22cm2變為現在的計算面積19cm2，查詢該梁的詳細計算結果，原來的結果是2139mm2，現在的計算結果是1846mm2，配筋結果減小13。7%。對於柱的計算結果，軸壓比有變化，配筋變化沒有那麼明顯。當然對下一排的梁頂配筋從原來的28變為29。從計算結果上看，按照真實的填充牆分佈位置考慮荷載，更能真實的反映實際情況。
圖21 樓面區域性線荷載輸入板配筋結果
透過樓板的配筋圖對比，可以看到對於按照均布荷載輸入，板的跨中及支座的配筋都有不同程度的變化。
但是需要注意的是，對樓板本身的設計，由於採用了樓板區域性荷載後，軟體對樓板的內力計算一律按照有限元方式，計算方式的差異，即使在相同的荷載下也會引起不同的內力計算差異。甚至有些情況下，即使在同樣的荷載下，有限元的計算結果可能會比彈性演算法計算的結果小，設計師在設計中需要注意到這種演算法的不同對設計結果的影響。
5.2
區域性荷載對板設計的影響
如下按照區域性點荷載輸入樓面集中荷載，同時在另外一個房間按照加虛梁的方式形成節點再加樓面區域性集中荷載，對比樓板的計算結果。可以看到按照區域性荷載輸入，整個房間按照一個大板進行設計，區域性荷載下房間按照有限元計算內力，並進行配筋計算。如果是按照增加虛梁的方式，按照節點荷載輸入，在進行樓板設計時，由於該節點荷載屬於板邊荷載，按照靜力手冊彈性演算法考慮，該節點荷載無法考慮，所有相關的幾塊樓板都是按照各自的跨度進行板的內力計算，板的計算結果明顯錯誤。這種情況下樓板應該採用Slab等按照整層樓板進行內力計算與配筋設計。
圖22 同樣的房間按照樓面集中荷載和按照加虛梁形成節點方式加荷載
圖23 同樣的房間按照樓面集中荷載和按照加虛梁形成節點方式加荷載計算樓板內力
6.採用2021通用規範相關注意事項
由於通用規範對樓面區域性荷載的要求作為強條提出，一旦通用規範執行，設計師如果設計的樓面上有較大的區域性荷載，必須要按照軟體中提供的區域性荷載方式輸入，後續梁、柱、牆及板的設計都要考慮區域性荷載準確的影響，相比之前有些設計師按照均攤的區域性荷載處理對結構設計會產生不同程度的影響，需要引起設計師的注意。同時需要設計師注意的是，對於按照節點方式施加集中荷載，對於結構梁、柱及牆等整體設計時，都能考慮到對結構的影響，但是在樓板設計，如果按照正常靜力手冊演算法，按分塊樓板進行計算，這種節點荷載對樓板設計時是無法考慮的。
後續還會有一系列的文章介紹通用規範其他的條文變化及對設計的影響，荷載的變化也可能會導致用現行規範設計的結構方案，可能要做變更，不僅僅是配筋變大、應力比變大的問題。如果對於由於軸壓比、剪壓比的變大，導致軸壓比、剪壓比超出現行規範設計要求時，要進行結構中構件截面的調整，這可能會進一步引起配筋的變化。
對處於規範變化階段的工程，設計師需要提前採用通用規範試算，避免由於採用現行規範，導致變化較大。
PKPM2021新規範V1。1版軟體已經在上部結構、鋼結構、預應力、砌體、基礎等全模組均實現了對通用規範要求的相關內容，設計師可以直接下載最新的程式使用。
下載地址如下：
http://www.pkpm.cn/product/download/downloadDetail?id=496
供稿
|
劉孝國
編輯 |
湯天
責編
|
張躍飛
2021通用規範PKPM結構軟體·全面升級！
