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《工程结构通用规范》编制都有哪些要点？编制组权威解答

发布于：2023-06-01 09:27:01 来自：建筑结构/结构资料库 [复制转发]

《工程结构通用规范》编制概要

文/陈凯，肖从真，金新阳，等

摘要

介绍了全文强制标准《工程结构通用规范》的编制原则和框架内容，着重剖析了规范中的重点条文。该规范具有技术法规性质，是各类工程结构的“顶层规范”，规定了工程建设中的控制性底线要求和创新性技术方法、措施的合规性判据。规范提高了部分楼面和屋面活荷载取值，补充和完善了施工荷载和栏杆荷载的取值规定；规定了考虑风对雪荷载有利影响时的雪荷载调整系数不低于0.9，并给出了覆冰荷载计算原则的条文规定；规定主要受力结构的“风荷载放大系数”不低于1.2并且适用于所有工程结构，引入了风向影响系数并规定其取值不应低于0.8，对应风速的调整系数不应低于0.894。

引言

工程建设领域的全文强制标准《工程结构通用规范》（GB 55001—2021）[1]（以下简称《规范》）已于2022年1月1日起实施。与这本规范同时实施的还有《建筑与市政工程抗震通用规范》、《建筑与市政地基基础通用规范》、《钢结构通用规范》等一系列通用规范，而其他全文强制标准也陆续发布实施。

全文强制标准的发布实施，意味着住房和城乡建设部自2016年部署的“深化工程建设标准化工作改革”取得重要进展。“加快制定全文强制标准，逐步用全文强制性标准取代现行标准中分散的强制性条文。”[2]的工作任务取得阶段性成果。

《规范》的编制分为两大阶段：2017—2018年为研编阶段，主要任务是梳理国内外相关标准规范，开展标准对比和规范体系的研究[3]，并形成规范研编稿；2019—2020年为规范编制阶段，以研编稿为蓝本，经数次修改完善和多轮征求意见，形成正式的规范报批稿。规范编制组的成员来自高校、研究院、设计院等单位，分属房屋建筑、铁路、公路、港口工程、水利水电等领域，具有广泛的代表性。

与以往的技术标准不同，全文强制标准具有技术法规属性，这就决定了《规范》的编制原则和条文规定具有和一般技术标准不同的特点。本文介绍了《规范》的基本情况，阐述了《规范》不同于以往技术标准的特点和属性，着重剖析了《规范》中的重点条文，以期《规范》能够得以正确贯彻和实施。

基本情况

1.1 编制原则和编制方案

根据强制性工程建设规范的特点和属性，规范确定了四条基本编制原则。

(1)支撑标准的理论体系相对完整、逻辑关系明确。强制性工程建设规范不是现行规范强制性条文的汇编，应当保证其体系的完整性，条文体例应当符合强制性条文的编写要求。《规范》各部分的逻辑关系应当明确，不能出现含混不清的表述。

(2)《规范》要反映工程结构需要强制的共性问题。本规范作为工程结构的基础性规范，不但适用于包括混凝土、钢、砌体、组合结构等在内的各种传统结构类型，同时也适用于各种新材料、新结构体系，因此规范应当反映工程结构应当强制的共性问题，并为工程结构的合规性判定提供基本依据。

(3)《规范》的重点是提要求，而非具体的操作方法。本规范具有强制属性，而工程情况千差万别。因此在标准编制过程，重点在于要求工程结构实现预设的目标，对具体操作方法则不做过多规定。这是本规范区别于以往“技术标准”的重要特点。

(4)量化的取值标准分类处理：有充分把握的做明确规定，情况较复杂的只做原则性要求。由于本规范具有技术法规属性，所有条文均需严格执行，因此制定具体的取值标准必须慎重。对于没有达成共识、存在争议的取值参数，或者技术成熟度尚未达到编入规范要求的，都应只做原则性规定，避免一刀切。

遵循以上原则，规范编制组梳理了现行标准规范中的相关强制性条文，对交叉重复和互相矛盾的条文分门别类进行处理，同时对规范框架反复讨论修改并补充了规范条文，以保证体系的完整性。《规范》的各技术条文规定了工程结构的底线要求，实现了工程结构类型的全覆盖。

《规范》的技术条文主要来源于《工程结构可靠性设计统一标准》（GB 50153—2008）[4]、《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）[5]和房屋建筑、公路、港工、水利水电行业的相关标准[6-12]，涵盖了这些标准的全部强制条文。而为了保证规范体系完整性纳入的条文，则充分考虑了规范强制属性和内容科学合理、可实施，确保符合本标准的定位，满足实施要求。

1.2 框架内容

《工程结构通用规范》是各类工程结构的“顶层规范”，适用于房屋建筑、市政、公路、水利等建设工程领域。主要内容包括：对各类工程结构的承载力、正常使用和耐久性的基本要求；结构安全等级和设计工作年限的确定、结构设计应当包含的基本内容和各种设计方法的设计表达式、以及结构施工、维护和拆除的基本原则；结构的永久作用、楼面和屋面活荷载、风荷载、温度作用等各类作用的取值原则和最低取值标准。

《规范》共4章100余条，分别是总则、基本规定、结构设计和结构作用。

第1章“总则”阐明了本规范制订的意义和适用范围。第2章“基本规定”规定了结构的安全性、适用性和耐久性的基本要求。第3章是对工程结构设计的要求，规定了结构设计应当包含的内容、极限状态的分项系数设计法和其他设计方法的设计表达式。第4章是各种常见作用的取值规定。

其中，第2章还包括关于工程结构施工、使用维护和拆除的条文，这部分内容汇总了其他专业结构规范中的共性要求，反映了本规范一般性和通用性的基本特点。

1.3 《规范》与国外先进标准的一致性程度

《工程结构通用规范》的研编和编制过程中，研究和参考了国外先进标准的体系框架及其技术内容。

欧洲规范是本规范重点关注的国外标准。该规范由欧盟成员国共同制定，由各成员国标准管理机构发布后实施。《工程结构通用规范》的内容架构和要素构成与欧洲规范EN1990:2002[13]和EN1991:2002[14]基本一致。

国际标准是由国际标准化组织制定、各成员国自愿采纳或借鉴的技术标准。国际标准化组织的ISO2394:2015[15]和ISO22111:2019[16]规定了对结构可靠性和设计方法的原则要求，其内容与EN1990:2002大致相同。

国际建筑规范《International Building Code》 (IBC)[17]是由国际规范委员会(International Code Council, ICC)编制的一部国际规范。ICC是致力于建筑安全、防火与节能规范的组织，其制定的规范用于包括住宅及学校在内的商用及民用建筑。大多数美国境内的州、市和县采用ICC制订的国际规范和建筑安全规范作为当地的技术法规。本规范部分条文的技术要求借鉴了IBC第16章“结构设计”的相关内容。该章的主要内容包括建设文件、一般设计要求、荷载组合、永久荷载、活荷载、雪荷载、风荷载、土体侧向荷载、雨水荷载、洪水荷载、地震荷载、大气冰荷载和结构完整性等。

对于分项系数和活荷载等关键指标的取值，编制组对比了美国规范ASCE/SEI7-22[18]和欧洲规范的相关规定，保证取值水平的一致性。

总而言之，本规范在内容架构和要素构成上，实现了与国外相关技术法规和标准的接轨，在关键技术指标的取值水平上保持一致，技术要求水平相当。

《规范》的技术要点与重点条文

2.1 总则与基本要求

《规范》第1章“总则”共4条，规定了本规范制定的目的和法律定位。强调了本规范的控制性底线要求和强制属性。其中第1.0.3条规定“创新性的技术方法和措施，应进行论证并符合本规范中有关性能的要求。”这是对规范未能涵盖的技术方法和措施，提出的“合规性判定要求”。

“总则”中提到的“本规范中有关性能的要求”，即合规性判据，主要是指《规范》第2.1节“基本要求”中的第2.1.1条~2.1.4条。这4个条文分别从安全性、适用性和耐久性三方面提出了对结构的性能要求。同时，针对结构传力路径、防连续倒塌、火灾条件下的承载力做出了相应的规定。考虑到规范的强制性，一些具体的技术措施未在正文中做强制规定，而是在起草说明中进行解释，便于工程人员理解条文的具体含义。

《规范》第2.2节是对“安全等级和工作年限”的规定。安全等级和结构设计工作年限，是直接影响结构可靠度水平的基本参数，《规范》的规定和现行《工程结构可靠性设计统一规范》基本一致。

安全等级分三级，分别对应重要结构、一般结构和次要结构。本规范主要针对安全等级的划分原则做出规定，并要求对不同安全等级的结构，需采取不同的技术措施（在设计时采用不同的重要性系数）。但对于工程结构安全等级的具体分类标准，并未做出强制性要求，更为具体的划分标准由项目规范和各行业领域的技术标准做出规定。

结构设计工作年限是影响结构设计的重要因素。工作年限不仅影响可变作用的量值大小，也影响着结构主材的选择。关于设计工作年限，有两点需要注意。一是《规范》使用“设计工作年限”替代了“设计使用年限”这一术语，主要是为了更清晰的表达该术语的内在意涵，避免将结构的“设计工作年限”误解为“结构寿命”。国际标准ISO8930中，也将“design service life”和“design working life”作为等价术语。第二点，是第2.2.2条第1款规定“特别重要的建筑结构”，其设计工作年限不应低于100年。这里的“特别重要”，其含义不同于确定安全等级时的“重要结构”，主要是指因具有纪念意义或特殊功能需要长期服役的重要建筑结构。安全等级定为一级的重要结构，如果不需要长期服役，则其设计工作年限也并不需要取为100年。例如，国家重大活动中搭建的一些临时建筑结构，一旦发生破坏，社会影响将十分巨大，因此往往需要将其“安全等级”定为一级。但这类结构并不会长期使用，因此其设计工作年限也不需要取为100年。

2.2 结构设计

《规范》第3章是对结构设计的规定。目前国内工程界，大多数结构设计采用的是“极限状态的分项系数设计方法”，但其他设计方法仍在一定范围内应用。本规范需要实现全覆盖，因此第3章除了第3.1节对“极限状态的分项系数设计方法”做出详细规定之外，第3.2节“其他设计方法”还规定了“容许应力法”和“安全系数法”的设计表达式。

“极限状态的分项系数设计方法”是目前工程界主流的设计方法。第3.1节明确了极限状态两种类型及其基本含义，列举了超过极限状态的若干判据，规定了结构设计应当考虑的设计状况及其适用条件，并对不同极限状态和设计状况的选取做出要求。

本节最为重要内容是分项系数的取值规定。分项系数是决定结构安全度的重要指标，必须做出强制要求。本规范研编期间，正值《建筑结构可靠性设计统一标准》修订，通过开展各国规范的分项系数取值对比研究以及各参编单位基于构件层次的试算分析，《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB 50068—2018）提高了分项系数的取值。本规范在正式编制时，也相应的提高了房屋建筑结构的分项系数的取值水平。

2.3 结构作用

《规范》第4章“结构作用”共分10节，分别规定了工程结构中常见的作用取值标准，包括：永久作用、楼面和屋面活荷载、人群荷载、起重机荷载、雪荷载和覆冰荷载、风荷载、温度作用、偶然作用、水流力和冰压力。另外针对公路、港工等行业领域的作用也专辟一节加以规定。

本章的大部分内容来源于现行标准规范，其中部分不适宜强制、但对保证规范体系完整性又有必要保留的内容，则对条文进行调整，做出指引性规定。比如《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）给出了吊车纵向和横向水平荷载的具体计算方法，但吊车的硬件设备、使用环境都非常复杂，若将定量规定纳入《规范》作为强制性要求并不合适。因此，《规范》对于起重机荷载仅给出了取值的原则性规定。

本章需要重点关注以下内容。

(1) 楼面和屋面活荷载

第4.2节规定了“楼面和屋面活荷载”的取值要求。部分楼面和屋面活荷载的取值标准与现行《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）相比有所提高，这主要是根据国际对比研究和国内工程实践经验进行的调整[3]。与荷载规范相比，楼面活荷载的调整如表1所示。

表1 楼面活荷载的调整

《规范》将不上人的屋面活荷载标准值最低取值统一规定为0.5kN/m2，提高了《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）中0.3kN/m2的取值要求。荷载规范关于“不上人屋面”活荷载的规定几经调整[19-20]：早期规范根据不同的屋面性质，分别规定了0.3kN/m2、0.5kN/m2和0.7kN/m2的取值要求；现行荷载规范虽然将活荷载统一规定为0.5kN/m2，但附注中又补充规定“对不同类型的结构应按有关设计规范的规定采用，但不得低于0.3kN/m2；”这一补充规定实际上是考虑轻型屋面的实际情况，给出的特殊调整。近年来由于屋面超重、超载活施工质量偏低等原因造成的工程事故时有发生，加之我国规范关于不上人屋面活荷载的取值规定与国外规范相比，还处于较低水平（比如美国标准ASCE/SEI7-22规定，考虑各种折减后不上人屋面活荷载不低于0.58kN/m2），因此《工程结构通用规范》取消了荷载规范针对轻型屋面结构的特殊取值规定。不上人屋面活荷载的调整对于轻钢屋面的设计影响较大，在提高了结构安全储备的同时，也增加了结构的用钢量。

第4.2节还补充和完善了施工荷载及栏杆荷载的取值规定。近年来地下室顶板坍塌事故频发，据此本规范补充了地下室顶板施工活荷载标准值不应小于5.0kN／m2的规定；针对《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）和《中小学校设计规范》（GB 50099—2011）[21]在栏杆荷载规定的差异，本规范将栏杆荷载的取值分为3款分别加以规定，解决了两本规范栏杆荷载取值不一致不协调的问题。

(2) 雪荷载

第4.5节是雪荷载的规定。《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）给出了典型屋面的积雪分布系数取值，但《工程结构通用规范》未纳入积雪分布的图示，而是在第4.5.4条规定“屋面积雪分布系数应根据屋面形式确定”，以原则性要求代替了定量化的取值规定。这也是考虑到《规范》的强制属性采取的处理方法。

第4.5.5条规定了积雪分布调整系数的下限值为0.9。国外的雪荷载技术标准[14，22]中，通常引入暴露系数考虑风对屋面积雪的有利影响，而我国荷载规范并不考虑这一有利因素。但一些技术标准[23]则对此有所规定。为保证结构安全，本条规定了最多允许考虑10%的折减。

雪荷载一节还增加了一条关于“覆冰荷载”的条文。与雪荷载相比，覆冰荷载的计算更加复杂，但其对建筑结构尤其是高耸结构的设计有较大影响。为此，本规范规定了覆冰荷载的取值原则和技术要点。条文的主要内容是根据国际标准化组织的国际标准ISO12494:2017[24]的技术内容整理凝练的。

(3) 风荷载

风荷载是比较重要的一类可变荷载。《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）的风荷载规定较为具体详细，可操作性也很强，充分体现了荷载规范作为技术标准的定位。而考虑到风荷载问题的复杂性和本规范的强制属性，荷载规范中“风荷载”一章的大部分内容不宜直接纳入，因此《规范》第4.6节重新编写了关于风荷载的相关规定。

《规范》中“基本风压取值不得低于0.30kN/m2”的规定来源于《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）的强制性条文。而荷载规范规定的“对风荷载比较敏感的结构，基本风压的取值应适当提高。”没有纳入本规范，主要是因为“适当提高”缺乏量化标准，不宜作为强制性规定。但这并不意味着风敏感结构的基本风压就不需要提高了。设计实践中，仍然建议根据相关设计规范的要求，在承载力设计时提高风压取值。

风压高度变化系数是计算风荷载标准值的重要参数，其取值取决于建筑所处的地貌类别。地貌类别千差万别，以往实测得到的风速剖面也具有很强的离散性。因此《规范》对于风压高度变化系数的取值没有给出强制性的量化规定，但明确了考虑风压高度变化系数时必须考虑足够远的范围内（“不应小于建筑高度的20倍且不应小于2000m”）的地貌特征。

《规范》第4.6.5条规定的“风荷载放大系数”是荷载规范“风振系数”和“阵风系数”的统称，是计算风荷载标准值时在平均风压基础上的放大系数。第4.6.5条第1款规定计算主要受力结构时的放大系数不能低于1.2，该规定适用于所有的工程结构，包括原来荷载规范中未明确要求考虑“风振系数”的低矮房屋和刚度较大的高耸结构。这是和荷载规范不同的一个重要变化。第2款规定了计算围护结构时风荷载放大系数的最低取值要求，该计算式与荷载规范的阵风系数大体相当，但不同地貌下会有一定差异。由于本规范是全文强制的技术法规，因此本条规定的量化指标都是最低取值标准，当荷载规范计算得到的风振系数或者阵风系数小于通用规范规定值时，需要按照通用规范的要求取值。

风荷载一节还引入了风向影响系数的规定。风向对于风荷载的影响主要体现在三个方面：一是不同风向下50年重现期的风速通常有大有小；二是地貌类别可能不一样；三是建筑物表面风压分布特征和风致响应特性也会有较大差异。《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）不考虑风向影响，基本风压值不区分风向，地貌类别根据周边情况按不利原则确定一种类别，体型系数表也只给出主轴方向下的取值。因此当采用荷载规范的相关参数计算风荷载时，风向影响系数应当取1.0。而通过风洞试验确定风荷载的工程项目，可以得到不同风向下的风压分布和风振特性，因此可以对风向因素加以考虑。第4.6.7条规定了风向影响系数的最小值不应小于0.8。该值是对风压的调整系数，对应于风速的调整系数则是0.894，比现行的《建筑工程风洞试验方法标准》（JGJ/T338—2014）[25]规定的风向折减系数值0.85要高，因此风洞试验需按本规范的规定执行。

结语

目前，与工程结构可靠性和作用相关的强制性条文分散于多种不同的标准规范中，其中引用性强条占据相当比例。本规范的编制，解决了工程建设中强制性条文较为分散，引用性强条不同步带来的不一致不协调等突出问题。

强制性工程建设规范具有技术法规性质，与传统意义的技术标准具有较大差异。其作用不是直接指导设计，重点在于提要求、明底线，所以《规范》所规定的都是工程建设中的控制性底线要求，其中的量化指标都是最低取值标准，不能作为一般性的取值依据，这是需要工程设计人员特别注意的。

全文强制标准是工程建设标准化改革的重要工作内容，还需要开展更多的工作推动其贯彻实施：一是开展不同领域的作用研究，补充和完善各工程领域的相关条文规定；二是要根据规范的实施情况，动态、实时对规范的条文进行修订和调整，以更好的满足工程需要；三是全文强制标准属于技术法规，一些条文采用了原则性、指引性的表述方式，还需要其他配套技术标准将其具体化，才能更好的落实。

参考文献

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作者简介

肖从真 ，研究员，博士生导师。全国工程勘察设计大师，国家“万人计划”领军人才，百千万人才工程国家级人选，有突出贡献中青年专家，享受政府特殊津贴专家。现任中国建筑科学研究院有限公司副总经理。担任中国土木工程学会学术与工作委员会主任委员和桥梁与结构分会副理事长、中国工程建设标准化协会结构设计基础专业委员会主任委员、中国建筑学会结构分会副理事长、中国勘察设计协会结构分会副会长、全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会委员、《建筑结构》编委等职务。肖从真研究员长期从事高层建筑结构研究、设计和工程咨询工作，主持或已完成包括“十三五”国家重点研发计划课题、“十二五”国家科技支撑项目、国家“973”计划项目等在内的国家及省部级课题20余项；主编全文强制标准《工程结构通用规范》、《建筑结构可靠性设计统一标准》、《钢管混凝土结构技术规范》、《建筑隔震橡胶支座》等国家及行业标准规范。肖从真研究员获国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步一等奖7项、二等奖4项、三等奖4项，中国土木工程詹天佑奖3项，全球最佳高层建筑设计奖2项，FIB混凝土结构优秀奖1项。发表学术论文100余篇，其SCI收录7篇、EI收录40余篇，出版专著3部。

陈凯，博士，研究员。百千万人才工程国家级人选，有突出贡献的中青年专家，享受国务院政府特殊津贴。现任中国建筑科学研究院中建研科技工程咨询设计院院长，兼任中国土木工程学会桥梁及结构工程分会理事，中国建筑学会结构分会理事，中国工程建设标准化协会理事、结构设计基础专委会秘书长，北京力学会常务理事等职。主持和参加国家重点专项、自然科学基金项目等研究课题二十余项，完成建筑结构风工程试验咨询项目百余项，发表论文40余篇。是全文强制国家标准《工程结构通用规范》的主要起草人和编制组联系人，国家标准《建筑结构荷载规范》、《建筑结构可靠度设计统一标准》、《高耸结构设计规范》和行业标准《建筑工程风洞试验方法标准》的主要起草人，主编CECS团体标准《屋面结构雪荷载设计标准》。获国家科技进步二等奖1项、北京市科学技术二等奖2项、华夏建设科学技术一等奖4项、二等奖1项。荣获“第二届中央企业青年五四奖章”。

金新阳 ，研究员，博士生导师。享受国务院政府特殊津贴专家。先后担任中国建筑科学研究院有限公司副总工、建研科技股份有限公司副总裁、中国土木工程学会理事、计算机应用分会理事长、中国工程建设标准化协会理事、结构设计基础委员会主任委员，《建筑结构学报》、《建筑结构》、《土木建筑工程信息技术》杂志编委等职。长期从事计算机计软件、风工程以及建筑结构荷载等领域的研发工作，是本单位风工程研究领域的主要创建者和带头人，主编国家标准《建筑结构荷载规范》和行业标准《建筑工程风洞试验方法标准》。作为主要完成人参与研发的PKPM软件系统，是国内建筑领域应用最广的软件产品，成为我国拥有自主版权的著名软件品牌。主持完成国家“十一五”支撑计划研究课题2项，国家973计划项目1项，自然基金重大计划课题1项。荣获国家科技进步二等奖和三等奖各1项、北京市科学技术二等奖1项、华夏建设科学技术奖一、二等奖多项。主编和合著出版专著5本，发表论文110多篇。