附錄Ｆ  可靠性風(fēng)險管理

F.1  一般規定

F.1.1  最新版國際標準《結構可靠性總原則》(ISO 2394:2015)把“風(fēng)險”的概念引入到結構可靠性設計中，ISO 2394所指“風(fēng)險”為所有不良后果的期望值，即定量計算一個(gè)事件的所有可能后果與相應概率乘積的總和，是具體的量化計算結果，雖然現在我們還不能具體給出一個(gè)事件各種不良后果造成損失的大小，也無(wú)法計算“風(fēng)險”值，但“風(fēng)險”大小與“可靠度”是一種此消彼長(cháng)的關(guān)系，因此可以對結構可靠性設計的風(fēng)險水平進(jìn)行評估分檔。本標準首次增加了對結構可靠性設計進(jìn)行風(fēng)險評估的要求。

    根據實(shí)際情況，將結構可靠性設計風(fēng)險等級分為Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四個(gè)等級，分別對應“低風(fēng)險”、“較低風(fēng)險”、“可接受風(fēng)險”和“不可接受風(fēng)險”，等級密度劃分比較適中；其中C級對應的“可接受風(fēng)險”等級是結構可靠性設計的最低要求，也是通常要求，結構可靠性設計的風(fēng)險水平一般達到C級即可。

F.2  可靠性風(fēng)險等級評估

F.2.1  根據本標準與結構可靠性風(fēng)險水平有關(guān)的因素，選取了９個(gè)評估項目，每個(gè)評估項目分為I、II、III 、IV個(gè)風(fēng)險水平，結構可靠性設計中每個(gè)評估項目必居其一。

F.2.2~ F.2.5  提出結構可靠性設計風(fēng)險等級評估方法：在審查結構設計圖紙時(shí)，根據表F.2.1對每個(gè)評估項目確定其風(fēng)險水平（I、II、III 或IV），再根據９個(gè)評估項目中各風(fēng)險水平（I、II、III 或IV）所占比例對結構可靠性設計的風(fēng)險等級進(jìn)行評估。

F.3  評估要求

F.3.1  各等級風(fēng)險高低是相對而言的，除非有特殊要求，一般只要達到Ｃ級即滿(mǎn)足結構可靠性設計風(fēng)險要求。

F.3.2  對評估等級為Ｄ級的建筑結構可靠性設計，表明不符合可靠性設計要求，需要修改設計并進(jìn)行重新評估，直至滿(mǎn)足F.3.1的要求。

附錄G  耐久性極限狀態(tài)設計

G.1  一般規定

G.1.1  確定結構的設計使用年限是耐久性設計的第一步工作。

G.1.2  構件耐久性設計的目標，控制在設計使用年限內不出現耐久性極限狀態(tài)的標志或限值。

G.1.3  本條提出耐久性設計的四項措施，木材的干燥等措施是典型的保證構件質(zhì)量的預防性處理措施，構件的涂層等是典型的表面防護措施，特殊環(huán)境下可采用陰極保護措施。

G.2  設計使用年限

G.2.3  如某些礦區的建筑物等。

G.3  環(huán)境影響種類(lèi)

G.3.1  建筑結構與其他工程結構最明顯的差異就是可以區分室內環(huán)境和室外環(huán)境。

G.4  耐久性極限狀態(tài)

G.4.4  組合結構中的勁性配筋的鋼構件，可執行Ｇ.4.6條的規定。

G.5  耐久性極限狀態(tài)設計方法和措施

G.5.2  耐久性的作用效應與構件承載力的作用效應不同，其作用效應是環(huán)境影響強度和作用時(shí)間跨度與構件抵抗環(huán)境影響能力的結合體。對于缺少或者不存在這種規律構配件（如木結構的蟲(chóng)蛀和腐朽），需要采取經(jīng)驗的設計方法。所謂經(jīng)驗的方法就是，從成功的結構中取得經(jīng)驗，從失效的事例中汲取教訓。

G.5.6  混凝土結構耐久性設計規范基本采用這種設計方法。在考慮構件抵抗環(huán)境影響的能力時(shí)，一般不考慮構件裝飾層的有利作用，特定情況下可以適當考慮其作用。

G.5.8  環(huán)境影響的不定性是指每一固定的時(shí)間段環(huán)境影響的強度會(huì )存在差異，充分考慮其不定性是指要選取最強時(shí)間段環(huán)境影響的強度作為基準。構件抵抗環(huán)境影響能力的不定性是指材料性能的離散性和截面尺寸的施工偏差等。

附錄H  結構整體穩固性

H.1  一般規定

H.1.1  結構整體穩固性設計是針對偶然作用的，偶然作用包括爆炸、撞擊、火災、極度腐蝕、設計施工錯誤和疏忽等。爆炸、撞擊等是以荷載的形式直接作用于結構的，而火災和極度腐蝕是以降低結構的承載力為特征的，雖然同是偶然作用，但作用的方式不同，設計中采用的措施和方法也不同。本附錄針對的是爆炸、撞擊等偶然荷載引起的結構連續倒塌問(wèn)題。關(guān)于火災和極度腐蝕，目前已有專(zhuān)門(mén)的設計規范，如《建筑設計防火規范》GB 50016、《高層民用建筑設計防火規范》GB 50045，《混凝土結構耐久性設計規范》GB/T 50467、《工業(yè)建筑防腐蝕設計規范》GB 50045等。設計、施工中的錯誤和疏忽是一個(gè)管理問(wèn)題，應通過(guò)提高設計和施工人員的技術(shù)水平和風(fēng)險意識及加強設計、施工中的檢查來(lái)解決。

H.1.2  偶然荷載有多種，不同偶然荷載的特性是不同的，對結構的作用方式也是不同的，所以應針對不同的偶然荷載采用不同的整體穩固性設計方法。例如撞擊對結構的作用是以點(diǎn)或面接觸的形式傳遞的，作用方向明確；而爆炸是以瞬間爆發(fā)氣體壓力的形式作用于結構的，而且壓力是任意方向，氣浪過(guò)后是短時(shí)間的負壓。有時(shí)不同形式的偶然作用會(huì )同時(shí)或相繼出現，如爆炸引起的局部結構損壞體又在爆炸力的作用下作用于結構的其他部分，氣浪和損壞體的撞擊幾乎是同時(shí)產(chǎn)生的，上部樓層陽(yáng)臺在爆炸作用下垮塌跌落對下部樓層的陽(yáng)臺造成撞擊作用則是相繼作用，這些作用都比單個(gè)作用的破壞力大，需考慮其聯(lián)合影響，但不一定是時(shí)間上最大值的疊加，視情況考慮時(shí)間差。

H.1.3  本條從偶然作用屬性列出了對結構整體穩固性有影響的偶然作用類(lèi)型，這些都是比較常見(jiàn)的，從風(fēng)險的角度考慮，在國際標準《結構可靠性總原則》ISO 2394:2015和歐洲規范《結構上的作用—第1-7部分：一般作用—偶然作用》EN 1991-1-7:2006中，將針對這些偶然作用的結構整體穩固性設計稱(chēng)為為風(fēng)險已知（informed）的設計。此外，歐洲規范EN 1991-1-7:2006中還提供了風(fēng)險未知的結構整體穩固性設計方法，即雖然不能明確可能的風(fēng)險源，但直接賦予結構一定的抗連續倒塌能力。

本條列出的第1類(lèi)偶然作用指的是具有一定客觀(guān)性質(zhì)的作用，自然作用決定于自然環(huán)境，與人的關(guān)系不大；人類(lèi)活動(dòng)引起的危險，如煤氣爆炸、粉塵爆炸、直升飛機降落等產(chǎn)生的作用與人的操作有關(guān)，但主觀(guān)上不希望發(fā)生而客觀(guān)上不一定能得到控制其發(fā)生或控制其發(fā)生的強度，在一定程度上也具有客觀(guān)的屬性。第2類(lèi)偶然作用指的是主觀(guān)故意進(jìn)行的破壞和人為制造的恐怖襲擊。第3類(lèi)偶然作用是人的活動(dòng)過(guò)程中的一種表現，與第2類(lèi)偶然作用不同，非人故意所為，與人的知識結構、工作能力、責任心甚至生理和心理等因素有關(guān)，其不利影響可以通過(guò)加強學(xué)習、明確責任分工、細心檢查等措施降低。

H.2  設計原則

H.2.1  如同結構抗震設計中結構選址要避開(kāi)不利地段一樣，避免偶然事件的發(fā)生或減輕偶然作用的影響是保持結構整體穩固性最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟和最有效的方法。例如，對于有泥石流或可能會(huì )發(fā)生滑坡的地區，結構要避開(kāi)不穩定山坡或堆積物一定距離；對存放危險品的地方，要根據相關(guān)規定將結構建造在安全距離之外。如果不能完全避開(kāi)危險源或避開(kāi)距離不符合要求，要采取避免偶然荷載直接作用于結構及減輕結構連續倒塌的措施，例如對可能發(fā)生泥石流或滑坡的山坡進(jìn)行加固處理，對可能遭受撞擊的結構采取防護措施等。

H.2.2  概念設計是不進(jìn)行詳細計算、而是通過(guò)定性分析和判斷選擇受力明確、荷載傳遞路徑清晰的結構形式和采取抗連續倒塌措施，需要針對結構所處環(huán)境、可能會(huì )遭受的偶然作用、結構用途和結構形式等從多方面考慮。如果結構概念設計得當，將會(huì )收到事半功倍的效果。如果結構設計方案存在缺陷，即使構構件的承載力再高結構整體也未必具有較高的穩固性，經(jīng)濟上也不一定合理，效果是事倍功半。如同先天有缺陷的兒童，不管花多少錢(qián)后天的治療也難以達到正常兒童的健康水平。

H.2.3  使結構具有較高的冗余度是結構設計的基本原則，對于偶然荷載作用下結構的抗連續倒塌設計更是如此。與一般永久荷載和可變荷載作用下的情況（即持久設計狀況）不同，當偶然事件發(fā)生時(shí)，保證結構完全不發(fā)生損壞是不現實(shí)的，設計上也是不經(jīng)濟的，而是允許結構在一定范圍內發(fā)生一定程度的破壞，一方面發(fā)生局部破壞使偶然作用的能量會(huì )得到釋放，另一方面，結構的其他部分得到保護，經(jīng)過(guò)對破壞的局部區域進(jìn)行修復，結構整體可恢復到初始狀態(tài)。關(guān)鍵是局部破壞后結構能夠保持整體穩定，不致因發(fā)生局部破壞而整體倒塌，在這種情況下，結構局部破壞后的荷載替代傳遞路徑是主要問(wèn)題。

H.2.4  對結構材料和結構構件及連接的變形性能提出了要求。偶然荷載的特點(diǎn)是雖然量值很大，但持續時(shí)間非常短，這樣只要結構、結構構件及連接具有良好變形能力和延性，通過(guò)替代荷載路徑實(shí)現局部破壞部分承擔的荷載向剩余結構轉移，從而使結構度過(guò)偶然荷載的短暫作用而不倒塌。

H.2.5　關(guān)鍵構件是對保持結構整體穩定性起主要作用的構件，如柱、轉換梁等；非關(guān)鍵構件是對保持結構整體穩定性起的作用小的構件，如一般的梁等。設計中需考慮關(guān)鍵構件抵抗偶然作用的能力或對關(guān)鍵構件進(jìn)行保護。

H.2.6  關(guān)鍵構件能夠承受規定的偶然荷載或采取了防護措施就意味著(zhù)結構滿(mǎn)足了整體穩固性要求，因為偶然荷載的隨機性很大，超過(guò)規定值的可能性依然存在，超過(guò)保護措施提供的保護能力的可能性也依然很大，在這種情況下要考慮關(guān)鍵構件失效后的局部破壞問(wèn)題，控制局部破壞的程度和范圍，避免結構發(fā)生與起因不成比例的連續倒塌。

H.3  設計方法

H.3.1  一般永久作用和可變作用下結構的設計程序是概念設計、計算分析和構造處理，而在結構整體穩固性設計中，概念設計和構造處理往往比計算分析更為有效和重要。這是因為：①本附錄考慮的偶然荷載，如爆炸、撞擊，不確定性很大，即使計算方法是精確的，分析結果也未必是準確的，設計采用的荷載值只是一個(gè)協(xié)議值；②結構的動(dòng)力反應難以準確計算，特別是結構局部區域進(jìn)入非線(xiàn)性狀態(tài)后。有些結構設計本身就難以做到精確的內力計算，例如砌體結構。對于砌體結構，通過(guò)設置構造柱和圈梁、加強結構不同區域的聯(lián)系對于保持結構整體穩固性比計算更有效，

本條所提的結構整體穩固性設計方法是廣義概念上的設計方法，只要對保持結構整體穩固性有效，都可以采用?？刂剖录▽儆趶脑搭^上降低結構連續倒塌風(fēng)險的設計方法，例如對于住宅，通過(guò)安裝天燃氣泄露報警器使泄露的天燃氣濃度達到臨界濃度之前即得到控制，避免爆炸事件的發(fā)生；對于有粉塵的工業(yè)廠(chǎng)房，通過(guò)設計良好的通風(fēng)系統降低粉塵濃度，避免燃爆事件的發(fā)生。抵抗特定荷載法是通過(guò)設計使結構或結構構件具有抵抗偶然荷載的能力。替代路徑法是通過(guò)設計使結構在發(fā)生局部破壞后，能夠將局部破壞區域的荷載轉移到其他完好區域的方法，如對于建筑結構，當因爆炸或撞擊底層失去一根柱后，其支撐的梁發(fā)生大變形，所承擔的重力荷載會(huì )部分轉移到臨近的柱和梁。減輕后果法是通過(guò)合理的設計使結構在偶然作用下雖然不能避免發(fā)生局部破壞，但局部破壞的范圍得到控制從而避免結構整體發(fā)生連續倒塌的方法，例如對于住宅，天燃氣是影響結構整體穩固性的危險源，如果設計時(shí)將廚房布置在靠近外墻的位置，則發(fā)生天燃氣爆炸事件后，高壓氣體迅速通過(guò)窗口或推開(kāi)外墻得到釋放，主體結構受影響較??；反之，如果廚房布置在靠近房屋中心的位置，當爆炸事件發(fā)生后高壓氣體要從里向外宣泄，內墻、外墻都會(huì )發(fā)生破壞，還可能影響主體結構承載。另外，從降低燃氣爆炸后果的角度考慮，大窗口的墻比小窗口的墻更有利，高壓氣體容易通過(guò)窗口釋放而使墻體得到保護。

本條只是列出了幾種保持結構整體穩固性的設計方法，設計中還可以根據結構的具體情況采用其他的方法，要充分調動(dòng)設計人員的主觀(guān)能動(dòng)性，幾種方法也可同時(shí)采用。

H.3.2  本標準4.3.8規定了建筑結構一般永久作用和可變作用下（持久設計狀況）的最低可靠度水平，按這一可靠度水平進(jìn)行設計技術(shù)上是可行，經(jīng)濟上也是合理的。由于偶然作用的量值一般很大（偶然設計狀況），保證結構具有同一般永久作用和可變作用下可靠度技術(shù)上是困難的，經(jīng)濟上往往也是不可行的?？紤]到偶然事件發(fā)生的概率畢竟很小，絕大部分結構在其設計使用年限內不會(huì )遇到偶然事件。所以允許偶然事件發(fā)生時(shí)結構出現局部破壞，但在結構關(guān)鍵構件失效的情況下，局部破壞的區域仍有一定承載力及將部分荷載轉移到剩余結構的能力，同時(shí)局部破壞不會(huì )引起剩余結構的鏈式倒塌，不影響結構的整體穩定性。即當偶然事件發(fā)生時(shí)，結構抗連續倒塌設計的策略之一就是通過(guò)犧牲局部利益保全整體利益。

H.3.3  線(xiàn)性靜力方法、非線(xiàn)性靜力方法和非線(xiàn)性動(dòng)力方法是復雜程度依次增大、理論上講計算精度依次增高的結構分析方法。線(xiàn)性靜力方法和非線(xiàn)性靜力方法不能直接反映偶然作用及瞬間結構體系改變產(chǎn)生的動(dòng)力效應，動(dòng)力效應需要專(zhuān)門(mén)進(jìn)行考慮。美國國防部《建筑最低反恐標準》UFC 4-010-03和美國公共事務(wù)管理局《新聯(lián)邦建筑和大型城市工程連續倒塌分析和設計指南》規定，按線(xiàn)性靜力方法和非線(xiàn)性靜力方法進(jìn)行分析時(shí)，局部破壞后的豎向荷載放大一倍。

試驗表明，結構材料性能隨加載速度的提高而提高，這對于結構抗連續倒塌是有利的，設計中考慮這一有利影響，減小了為保證結構整體穩固性而額外增加的費用。

H.3.4  本標準3.2.2根據結構破壞后果規定了結構的安全等級。結構因整體穩固性不足而發(fā)生連續倒塌的后果的性質(zhì)是相同的，即人身傷亡、經(jīng)濟損失、社會(huì )影響、環(huán)境影響等，故采用本標準3.2.2的安全等級對結構進(jìn)行整體穩固性設計，但如H.3.2條文說(shuō)明所論述的，偶然狀況的結構可靠度水平與持久狀況的可靠度水平是不同的。

不管是哪一安全等級的結構，針對整體穩固性進(jìn)行概念設計和構造處理都是必要的，這是結構整體穩固性設計最基本的原則，也是投入低而效果顯著(zhù)的方法。安全等級為3級的結構屬于不重要的結構，倒塌產(chǎn)生的后果不大，只要求進(jìn)行概念設計和構造處理就能獲得必要的抗連續倒塌能力。安全等級為2級的結構屬于量大面廣的結構，進(jìn)行概念設計、構造處理并采用線(xiàn)性靜力方法進(jìn)行計算，這樣既能夠在構造上滿(mǎn)足結構抗連續倒塌的要求，設計計算也不復雜，與一般持久狀況設計的復雜程度是一致的。安全等級為1級的結構倒塌破壞后果嚴重，對整體穩固性的要求較高，要求進(jìn)行概念設計、構造處理和復雜程度不低于線(xiàn)性靜力方法的方法進(jìn)行計算，當線(xiàn)性靜力方法不能合理反映結構的非線(xiàn)性特征或動(dòng)力反應時(shí)，再采用非線(xiàn)性靜力方法或非線(xiàn)性動(dòng)力方法進(jìn)行計算。

H.4  安全管理與評估

H.4.1  除通過(guò)設計使結構具備規定的整體穩固性外，在結構使用中進(jìn)行風(fēng)險和安全管理也非常重要，如避免在建筑物內存放易燃、易爆物品，提高用戶(hù)的風(fēng)險意識，安裝易燃、易爆氣體泄露監測裝置等，建筑物業(yè)主和有關(guān)管理部門(mén)對此都負有責任。

H.4.2　在設計使用年限內，可能需要對結構進(jìn)行維修或加固。維修或加固一般是針對提高持久設計狀況承載力的，但如果將加固支撐設置在易于遭受撞擊的位置，當支撐遭撞擊失去后，反而會(huì )使結構被支撐構件承受突然下沉產(chǎn)生的沖擊力。對于結構用途改變的情況，更應予以重視。一方面結構改變用途后其風(fēng)險源的位置可能與原用途的結構不同，另一方面改變結構體系的加固方式可能會(huì )改變結構