▲ 点击上方蓝色文字关注PKPM施工技术
2021年7月15日，住建部网站发布了13项强制性规范全文，将于2022年1月1日起实施。每项通用规范均为强制性建筑规范，所有规定必须严格执行，工程建设标准的有关强制性规定同时废止。
现行工程建设标准的有关规定与本规范不一致的，以本规范的规定为准。
图1 强制性规范发布公告全文
1 结构整体稳定性计算通用规范要求
《混凝土结构通用规范》GB 55008-2021通用规范第4.3.5条要求混凝土结构应进行整体结构稳定性分析计算，但通用规范并未对如何计算稳定性验算提出相关要求。 《钢结构通用规范》GB 55006-2021第5.2.3条规定，验算结构整体稳定性时，在计算二阶效应时钢结构应力比计算公式，重力荷载应取设计值。
图2 结构整体稳定性分析计算具体要求通用规范
图3 钢结构通用规范要求对结构的整体稳定性进行分析计算。
《混凝土通用规范》和《钢结构通用规范》均对结构整体稳定性分析计算提出了要求，其中《钢结构通用规范》提到了二阶效应系数的计算，以及设计应取重力载荷的值。然而，这两个通用规范并没有明确如何计算刚度重量比以及控制极限是什么。通用规范实施后，结构刚重比的计算和控制仍需按照现行相关规范给出的方法进行处理。但由于通用规范中的荷载分量系数发生了变化，因此存在通用规范实施后的刚重比计算是按照现行规范还是按照通用规范进行的问题。
2.现行规范要求对整体结构稳定性进行计算和控制。
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称《高层规程》）第5.4.4条对混凝土结构的整体稳定性进行了控制，对不同的结构提出了不同的控制要求。对于混凝土结构刚重比的计算，计算公式见高技术规程第5.4.1条，其中结构楼板重力荷载设计值为1.2的组合标准永久载荷值的 1 倍和标准可变载荷值的 1.4 倍。可以肯定的是。高级别规范中对结构刚重比的控制属于强筋，但在通用规范中取消了这种强筋，即不再要求按照强筋进行刚重比的控制。酒吧。
图4 高新技术法规限制结构刚重比控制要求
图5 高技术法规中结构刚重比的计算要求
《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-2015（以下简称《高钢规程》）第6.1.7条控制了钢结构的整体稳定性。它区分了不同的结构，并提供了与混凝土结构不同的极限控制要求。钢结构刚重比计算时，结构楼面重力荷载设计值按1.2倍永久荷载标准值和1.4倍变动荷载标准值组合确定。
混凝土结构刚度重量比极限控制与钢结构相差2倍的主要原因是混凝土结构刚度重量比的计算考虑了减少50%以实际刚度来控制其刚度和重量。该比例满足规范要求，这意味着控制结构按弹性分析时，重力二阶效应P-△不超过20%。
图6 高钢法规对钢结构刚重比的计算和控制要求
3、通用规范实施后，刚重比如何计算？
从上述通用规范和现行高等级规范、高钢规范来看，通用规范实施后钢结构应力比计算公式，结构刚重比的计算和控制仍应按照符合高等级法规和高等级钢法规的要求。唯一剩下的问题是，计算刚重比时结构重力荷载的设计值，这个值是按照通用规范还是按照高级规范执行？
若按钢结构通用规范要求，验算钢结构整体稳定性时，重力荷载应取二阶效应计算中的设计值。设计值应按标准永久荷载值的1.3倍和标准变荷载值的1.5倍之和确定。为了在设计中控制钢结构的刚重比，需要修改PKPM软件中刚重比计算默认的分项系数，将永久荷载的分项系数从1.2改为到 1.3，并将可变负载从 1.4 更改为 1.5。
图7 修改软件刚重比计算的分量系数
钢结构通用规范给出了按二阶效应计算的重力荷载，要求采用设计值，当然也确定了重力荷载的分项系数。但对于混凝土结构，通用规范并未提出相关要求。这导致设计师产生另一个问题。设计混凝土结构时，控制刚重比时，结构重力荷载的设计值是否也需要采用1.3倍永久荷载标准值和1.5倍变动荷载标准值的组合。可以肯定的是。
从高等级钢规范和高等级钢规范中对刚重比的计算要求来看，两个规范中重力荷载的设计值应一致，但刚重比的控制极限不同。因此，混凝土结构刚重比的控制也应根据1.3倍标准永久荷载值和1.5倍标准变荷载值的组合来确定。但由于目前的高层规定尚未改变，这导致如果执行通用规定，一些设计者认为，1.2倍永久荷载标准值和1.4倍可变荷载标准值的组合应该被使用。
当然，在设计中，通用规范实施后，我个人认为混凝土结构刚重比的控制也应根据1.3倍永久荷载标准值和1.5倍荷载标准值的结合来确定。可变负载标准值，需要在软件中单独修改。计算刚度重量比的部分系数如上图 7 所示。
4、结构刚重比与二阶效应系数的关系
一般结构可以看作是悬臂杆件，弯曲悬臂杆件的临界荷载可以通过欧拉公式计算：
对于弯剪悬臂构件，近似计算时可用等效侧向刚度EJd代替式（3）中的弯曲刚度EJ。作为临界荷载的近似计算公式，弯剪悬臂构件统一表示为：
定义参数 Rsw，称为刚度重量比。相应的刚重比可表示为式（5）：
根据钢结构标准，一般钢结构的二阶效应系数表达式为：
再根据钢结构标准中ηcr的表达式，可得：
结合上述式(5)、(6)、(7)并进行相应变换，可得一般钢结构二阶效应系数与刚重比的关系为：
从上述推导还可以看出，钢结构通用规范中提到的二阶效应系数和刚重比是同一个东西，两者计算的重力荷载设计值也是相同的。
5. PKPM软件计算刚重比
根据结构刚重比的要求，软件增加了自动计算刚重比的功能，方便设计人员对带地下室和部分小塔的结构进行一键分析。设计者可以指定刚度与重量的比率。计算出的起始层数和结束层数可以有效地得到指定层数对应的模型的刚重比。
图8 修改软件刚重比计算的起始层和结束层
同时，在结构计算时，如果结构有填充墙，则设计时填入周期折减系数。由于软件在计算地震外力时考虑了填充墙的刚度，因此通过周期折减系数来体现，将特征值解的周期乘以折减系数，相当于放大了地震引起的外力，但在计算结构变形时，相当于根据放大的内力进行计算。这就导致变形计算时没有考虑填充墙的刚度，导致计算的变形过大。为了考虑到这种情况，软件增加了“计算刚度重量比时考虑填充墙刚度的影响”参数，这样填充墙刚度的影响也可以计算出来。在计算刚重比时考虑到这一点，使得计算出的刚重比更加合理。
图9 计算结构刚度重量比时考虑了填充墙刚度的影响。
PKPM软件输出计算书“整体稳定性刚重比验证”结果中结构刚重比的验证结果以及刚重比是否满足整体刚重比的结论。结构稳定性验证。这一结果是基于地震作用下的验证结果。
图10 结构刚重比计算结果及能否满足整体稳定性的结论
六、采用2021年通用规范的相关注意事项
从上述通用规范和现行高等级、高等级钢规定来看，通用规范实施后，结构刚重比的计算和控制已改为非强度条，通用规范没有规定相应的刚重比控制限值。但目前的设计仍应按照高规、高钢规的要求来处理。
另外，虽然现行高端规范和高钢级规范中的重力荷载分项系数是由1.2倍永久荷载标准值和1.4倍变动荷载标准值组合确定，但计算得出的重力荷载为一般规范实施后的钢结构刚重比设计值应按标准永久荷载值的1.3倍和标准变荷载值的1.5倍之和确定。为了在设计时控制钢结构的刚重比符合通用规范的要求，需要修改PKPM软件中默认的刚重比计算分项系数，将永久荷载的分项系数从 1.2 修改为 1.3，可变荷载的分项系数从 1.4 修改为 1.5。
虽然目前的规范中对混凝土没有明确的要求，但我个人认为应该按照现有高层法规的要求来控制。但重力荷载设计值也应按永久荷载标准值的1.3倍和变动荷载标准值的1.5倍组合计算。值来确定。通用代码是底线控制要求。虽然刚重比的控制不是强项，但实际设计中在计算结构刚重比时不应低于通用规范中重力荷载分力系数的相关要求。
图11 关于通用规范实施后其他规范的执行情况
未来将会有一系列文章介绍通用规范其他条款的变化及其对设计的影响。荷载的变化还可能导致用现行规范设计的结构方案发生改变，不仅配筋会变大，应力比问题也会变大。如果由于轴压比和剪压比的增加而导致轴压比和剪压比超过现行规范的设计要求，则需要调整结构中构件的截面，这可能进一步导致加固的变化。
对于处于规格变更阶段的项目，设计人员需要提前使用通用规格进行试算，避免因采用现行规格而造成重大变更。
PKPM2021新规范V1.2软件在上部结构、钢结构、预应力、砌体、基础等所有模块均落实了通用规范要求的相关内容。设计者可以直接下载最新的程序使用。
下载地址如下：
