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设计使用年限,设计工作年限,设计基准期有什么区别?
最近推出的工程结构通用规范GB55001-2021,全文强制,有法律的效力,涵盖了工程中的各种结构。
小编翻阅一下,发现一个熟悉又陌生的名词“设计工作年限”,于是乎赶快查阅了相关规范,才明白是咋回事儿。按说老的说法是设计使用年限,还有一个和荷载有关的设计基准期。这三个有啥区别,且听我道来。

1.设计使用年限VS设计工作年限
建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001中关于设计使用年限的定义


工程结构通用规范GB55001-2021的起草说明关于设计工作年限的定义:


可见两者的中文名字不同,但英文术语一样,说明内涵应该是一样的。按照工程结构通用规范GB55001-2021的起草说明,结构的设计工作年限即“设计使用年限”。
在2021年实施的国际标准(结构可靠性总原则―术语》ISO8930中特别说明,Design Service Life(翻译为设计使用年限)Design Working Life(翻译为设计工作年限)是等价的两个术语,国际标准的原文如下:
Design service life: service life specified in design for which a structure or a structural member is used for its intended purpose with planned maintenance, but without substantial repair being necessary.
Note1 to entry: Design service life is also called design working life.

其实国际标准还强调了“计划的维护”,但不需要大修。我们的国标就简化为“不需要大修”。
“设计工作年限”主要是指设计预定的结构或结构构件在正常维护条件下的服役期限,并不意味着结构超过该期限后就不能使用了。因此本规范将该术语统一为“设计工作年限”以更准确表达其含义。设计工作年限是结构设计的重要参数,不仅影响可变作用的量值大小,也影响着结构主材的选择。对于业主而言,只有确定了设计工作年限,才能对不同的结构方案和主材选择进行比较,优化结构全生命周期的成本,获得最佳解决方案。
小编理解,在结构设计时正常使用极限状态的英文为Serviceability limit state,用来和承载能力极限状态Ultimate limit state相对比。既然这里的service我们理解为“使用”,似乎涉及到结构的期限时,也采用Design service life(翻译为设计使用年限)更为妥当。

2.设计基准期
工程结构可靠性设计统一标准GB50153-2008对设计基准期的规定


工程结构通用规范GB55001-2021关于设计基准期


两者的定义其实没啥差别。关键是这个设计基准期和设计工作(使用)年限有啥关系?
在确定各类可变荷载的代表值时,会涉及出现荷载最大值的时域问题,该时域长度即为“设计基准期”。工程结构通用规范GB55001-2021采用的设计基准期为50年。如果设计基准期不是50年时,需要调整:
如果“设计基准期”更长,而可变作用取值和其他设计条件不变,则结构的可靠指标就降低了。因此当设计基准期不同时,应当按照可靠指标一致的原则,对可变作用量值进行调整。应注意的是,设计基准期是确定可变荷载取值标准的重要时间参数,和“设计工作年限”是两个不同的概念。
但是工程结构通用规范GB55001-2021没有说明设计工作年限50年的房屋结构采用的设计基准期是多少。

建筑结构荷载规范GB50009-2012对雪荷载的规定
可见这里的雪压重现期和建筑结构的设计工作年限没有关系,而是和结构的概念相关。换言之,对雪压敏感的结构采用100年重现期的雪压,和对雪压不敏感的结构采用50年重现期的雪压,两者的可靠度未必一样。
另外,设计工作年限50年的对雪压敏感的结构,和设计工作年限100年的纪念性结构,如果前者取100年重现期的雪压,后者取50年重现期的雪压,感觉也有点离谱。

建筑结构荷载规范GB50009-2012对风荷载的规定
风荷载和雪荷载类似,对风敏感的结构,规范规定要提高风压,但提高多少,又推给结构设计规范了。高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010)对此有规定:
规范没有纠结风压的重现期,直接把基本风压乘以1.1使用。

可见,工程结构通用规范GB55001-2021作为全文强制的规范,从整体概念上对设计基准期做了规定,也强调了可靠度的概念。但具体执行还是要用荷载规范。而荷载规范对具体的结构的可靠度,也难以把握,所以又把任务交给了结构设计规范。
实际上,可靠度不只是荷载的概率问题,也和结构的概念设计有关。所以需要几本规范合力,才可行,工程师们才好把握。
另外,重要程度不同的结构,甚至结构构件,对可靠度的要求并不相同。这样一来,问题就更加复杂化了。实际的项目执行过程中,是难以对每一种结构,每一个结构构件都有预期的可靠度的。

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