2021年7月15日,住建部网站发布了13本全文强制规范,自2022年1月1日起实施。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。
图1 全文强制规范发布的通知
1.通用规范中对风荷载计算基本风压的要求
在《工程结构通用规范》GB55001-2021通用规范4.6.2条要求,结构风荷载计算的基本风压要求,对其最小取值做了不小于0.3kN/m2的规定。比较细致的设计师发现通用规范对基本风压的要求和现行的 《建筑结构荷载规范》GB50009-2012(后续简称“荷载规范”)、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010 (后续简称“高规”)、《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-2015(后续简称“高钢规”)要求不一致。
图2 《工程结构通用规范》对基本风压的要求
2.荷载规范中对风荷载计算的基本风压要求
现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.1.2条对基本风压的要求中,也规定了不得小于0.3kN/m2的规定,同时强调了对高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构,基本风压的取值应适当提高。
图3 荷载规范对基本风压的要求
对于荷载规范中基本风压适当提高多少,规范并没有给出明确的要求,并在该条条文说明中强调可以根据结构的自身特点,由各结构设计规范做出相关规定。
图4 荷载规范8.1.2条条文说明
对比荷载规范对基本风压的要求,通用规范中取消了基本风压适当提高的要求,并且通用规范中也明确其他现行规范中涉及到的强条作废。这就导致很多设计师产生疑问,以后对高层建筑或者对风荷载比较敏感的其他结构设计时,风压是否还需要提高?我们再看看其他的规程对该条文的是具体如何要求的。
3.高规中对风荷载计算的基本风压要求
现行《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010 第4.2.2条对基本风压的要求中,规定基本风压按照荷载规范要求取值,并特别强调,对风荷载比较敏感的高层建筑,承载力设计时按照基本风压的1.1倍采用。
图5 高规对基本风压的要求
对风荷载比较敏感的高层建筑,在高规正文中并没有明确要求,但是在条文说明中做了明确说明,一般认为对于房屋高度大于60m的高层建筑,风荷载计算时应该按照基本风压的1.1倍采用。
图6 高规条文说明对基本风压的要求
4.高钢规中对风荷载计算的基本风压要求
现行《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-2015 第5.2.4条对基本风压的要求中,规定基本风压按照荷载规范要求取值,并特别强调,对风荷载比较敏感的高层民用建筑,承载力设计时按照基本风压的1.1倍采用。高钢规该条参考的是高规的条文,条文说明与高规要求一致。
图7 高钢规对基本风压的要求
5.设计中对结构基本风压如何正确取值
《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。
图8 关于通用规范实施后其他规范的执行
因此,虽然通用规范中对风荷载比较敏感的高层建筑并没有要求在设计时对基本风压进行放大,但是设计师在通用规范执行后,对高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构,基本风压的取值应适当提高。如果没有其他可靠的依据,可以按照现行的高规及高钢规的要求,对承载力设计时的风压乘以1.1,变形控制仍可以按照基本风压进行控制。
目前通用规范将结构在多遇地震下的变形验算列入了强条,要求结构在多遇地震作用下的弹性变形不应大于容许变形值。但是通用规范中对具体的变形限值是多少也没有给出。同时通用规范对风荷载作用下的变形要求并没有以强条的形式提出要求,设计中可以按照现行规范的要求进行结构在风荷载下的变形控制。
图9 通用规范对结构多遇地震下的变形验算要求
6.软件中实现仅仅对承载力设计时的基本风压放大1.1
通用规范执行后,设计中如果遇到高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构,设计时的基本风压仍然按照现行规范相关的要求进行处理,承载力设计阶段基本风压放大1.1。软件提供了参数“承载力设计时风荷载效应放大系数”,设计中在软件中可直接指定该参数为1.1。如果直接对基本风压放大1.1后,填入到修正后的基本风压,会导致结构风荷载下的变形也被放大。
注意:很多设计师在设计中对于大于60m的高层结构及对风荷载比较敏感的钢结构建筑等,忘记了对承载力设计时的风荷载效应进行1.1的放大,甚至有些设计师遗漏了60m以上的结构要考虑风荷载与地震作用同时组合。
图10 软件中指定承载力设计时风荷载效应放大系数
某框筒结构,1层地下室,地上20层,结构高度82.6m,8度0.2g,三类场地,基本风压0.4kN/m2。如果考虑承载力设计时风荷载效应放大系数1.1,计算完毕可以看到,结构在风荷载下的变形并不会发生变化,但是对应的构件承载力验算时的组合内力发生变大,配筋也变大。(198组合号为风荷载与地震作用同时组合)
图11 框筒结构三维模型图
图12 承载力设计时风荷载效应放大1.1后结构在Y向风荷载变形与不放大时的变形相同
图13 承载力设计时风荷载效应不放大某柱的配筋结果
图14 承载力设计时风荷载效应放大1.1后某柱的配筋结果
该结构中柱配筋对应的198组合号为风荷载与地震作用同时组合,该组合号为1.0恒+0.5活-0.3Y向风-1.3Y向地震最不利作用。
图15 柱构件配筋对应的198组合号
7.采用2021通用规范相关注意事项
相比现行规范而言,虽然通用规范中对风荷载比较敏感的高层建筑并没有强制要求在设计时对基本风压进行放大。但在通用规范执行后,设计师对高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构,设计时的基本风压取值应适当提高。如果没有其他可靠的依据,可以按照现行高规及高钢规要求,对承载力设计时的风压乘以1.1,变形控制仍可以按照基本风压进行控制。设计中还需要注意,对于高层建筑一般按照60m以上考虑风压放大1.1,同时还需要考虑风与地震同时组合。
后续还会有一系列的文章介绍通用规范其他的条文变化及对设计的影响,荷载的变化也可能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、应力比变大的问题。如果对于由于轴压比、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。
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。
PKPM2021新规范V1.2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。
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