《工程结构通用规范》GB55001-2021学习笔记

序

去年通用规范正式发布时，笔者第一时间进行了粗略的学习，并发文称， 通用规范并不能直接拿来做设计，还需要其他工程建设标准的配合 。

通用规范的执行难点之一，是现行工程建设标准由于强条作废，不再完整，且非强条也存在与通用规范不符的情形。 虽然现行工程建设标准（包括强制性标准和推荐性标准）中有关规定与强制性工程建设规范的规定不一致的，以强制性工程建设规范的规定为准，但 除非你对各规范条文都了如指掌，否则难保不出错！

笔者一直期待通用规范正式实施时，现行工程建设标准能同步发布局部修订版 。但苦等了半年多，仍不见规范的修编，只等到层出不穷的培训班， 难不成是培训费还没赚够？ 所以，笔者决定好好学习一下通用规范。

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废止的强条还有效吗？

这题怎么这么拗口？

通用规范发布的同时，明文废止了现行工程建设标准中的强制性条文。但 有专家在宣贯时称，现行工程建设标准中废止的强制性条文并不是直接作废不再执行，而是转换为普通条文，否则标准将不完整！

笔者感觉好有道理，一度埋怨自己的语文没学好。

但笔者在深度学习了 《工程结构通用规范》 GB55001-2021 后，发现一些废止的强制性条文与通用规范存在不同程度的冲突，如果继续有效，设计人员将无可适从。

通用规范的起草说明中明确指出，所列工程建设标准中的强制性条文按该规范执行。 所以，废止还是语文老师说的那个废止。

废止后标准条文不完整怎么办？

——用通用规范中对应的条文代替。

通用规范的条文数量明显多余废止的强制性条文，且不是一一对应的，怎么办？

——因为通用规范对一些原强制性条文进行了拆分，并把一些非强制性条文提升为强制性条文，且新增了部分强制性条文，所以，需按照内容对应的原则替换。

由于强制性条文的增多，还应注意一点，不仅需替换原标准中被废止的强制性条文， 一些非强制性条文也会存在不符合通用规范要求的情形，也需替换 ！

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学习的重点

《工程结构通用规范》 GB55001-2021 综合了《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008、《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068-2018、《港口工程结构可靠性设计统一标准》GB 50158-2010、《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》GB 50199-2013、《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012、《有色金属工程结构荷载规范》GB 50959-2013、《石油化工建（构）筑物结构荷载规范》GB 51006-2014中的强制性规定。

和建筑工程相关的，主要是《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008、《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068-2018、和《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012。GB 50153-2008、GB 50068-2018虽然很重要，但并不直接拿来做设计，且在GB 50009-2012也有所体现。

纵观 GB55001-2021 的条款，影响最大的是《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012。这也是和工程设计关系最为密切的标准。所以， 学习的重点是搞清楚 GB 55001-2021 和GB 50009-2012的关系 。

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编一本“GB 50009-2012（2022年修订版） ”很难吗？

结合 GB55001-2021 的新规定，《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012已经体无完肤，面目全非了，为什么修订版还是难产？

笔者 学习的一个体会是， 如果给我两天时间，完全可以整合出一本“ GB 50009-2012（2022年修订版） ”！ 但问题是笔者编好了，除了自己，估计没人敢用！

所以，也就不浪费时间了。修订版，或者新版，还是要继续等等等……

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《工程结构通用规范》GB55001-2021学习笔记（二）——术语篇之新瓶装旧酒

通用规范与其他标准编排上是有区别的，其一是把符号篇放在了附录，是为了体现全文强制性的特点吧。但最大的区别是没有术语篇。

起草说明中是有术语篇的，之所以没放在正文，也没像符号篇那样放在附录中，应该还有其他的目的。是因为……这个要自己猜了。

其实，通用规范的术语和其他标准存在一定的差异。笔者今天就梳理一下《工程结构通用规范》 GB 55001-2021 中的部分新词和旧词。

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Design?Working?Life

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GB 55001-2021 中有这词吗？

不好意思，这是英文术语，当然，你也能从字面上翻译为——“设计工作年限”。

这是通用规范中出现的“新词”。?其实，它不算新词，只是新瓶装旧酒而已。

设计工作年限是设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。

这个定义怎么这么熟悉？因为它和《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068-2018、《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008中“设计使用年限”的定义一模一样，甚至英文术语也一模一样，都是“design?working?life”！

笔者很奇怪，为什么当初“设计使用年限”不采用另一个更为贴切的英文术语“design?service?life”？难不成只是为十几年后的变更埋下伏笔？

“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。比如我们到了退休年龄了，还可以延迟退休。通用规范将该术语统一为“设计工作年限”，更准确地表达其含义。

所以，工程设计图纸中， 第一个需要做的是将“设计使用年限”改为“设计工作年限” 。

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设计基准期

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设计基准期为确定可变作用代表值而选用的时间参数。

设计基准期和“设计工作年限”是两个不同的概念，注意区分。

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整体稳固性

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结构的整体稳固性是指结构应当具有完整性和一定的容错能力，避免因为局部构件的失效导致结构整体失效。

当发生可能遭遇的爆炸、撞击、罕遇地震等 偶然事件 及 人为失误 时，结构应保持整体稳固性，不应出现与起因不相称的破坏后果。当发生 火灾 时，结构应能在规定的时间内保持承载力和整体稳固性。

人为失误 是指由于设计、施工和使用者在认知、行为和意图等方面的局限性，忽视了某些潜在的可能影响结构安全的因素。

为了防止结构出现与起因不相称的破坏，可以采取各种适当的方法或技术措施，主要包括：

1）减少结构可能遭遇的危险因素；

2）采用对可能存在的危险因素不敏感的结构类型；

3）采用局部构件被移除或损坏时仍能继续承载的结构体系；

4）避免采用无破坏预兆的结构体系；

5）采取增强结构整体性的构造措施。

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特别重要的建筑结构

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“特别重要的建筑结构”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。其含义 不同于确定安全等级时的“重要结构” 。

安全等级定为一级的重要结构，如果根据其建造目的和使用功能，不需要长期服役，则其设计工作年限也不强制要求取100年。

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不可逆正常使用极限状态

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当产生超越正常使用要求的作用卸除后，该作用产生的后果不可恢复的正常使用极限状态。

比如永久性的局部损坏，或永久变形，正常使用极限状态设计时采用标准组合。是一旧词，比较冷僻。

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可逆正常使用极限状态

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当产生超越正常使用要求的作用卸除后，该作用产生的后果可以恢复的正常使用极限状态。

比如超出极限状态要求的振动或临时性的位移等，正常使用极限状态设计时采用频遇组合。是一旧词，比较冷僻。

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作用

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施加在结构上的集中力或分布力和引起结构外加变形或约束变形的原因。前者为直接作用，也称为荷载；后者为间接作用。

规范中对于直接作用的用词并未统一，有称作用，也有按旧习惯称作荷载。

 

《工程结构通用规范》GB55001-2021学习笔记（三）——消失的永久荷载控制组合  与众不同的工业建筑活荷载

通用规范的作用组合、分项系数等规定主要来自 《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068-2018，条文规定也基本一致。但对 《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012而言，却是大换血，面目全非了。其实，在四年前 GB 50068-2018发布时， GB 50009-2012就应该进行修订，坚持不修订的原因，似乎是等着你出错……

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消失的永久荷载控制组合

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GB 55001-2021 中列出了6种结构作用组合：

1 基本组合：

 

2 偶然组合：

3 地震组合：应符合结构抗震设计的规定；

4标准组合：

5 频遇组合：

6 准永久组合：

《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012原废止条文仅提供两种组合，即由可变荷载控制的效应设计值和由永久荷载控制的效应设计值。两者不仅差异显著，而且通用规范不再有永久荷载控制组合！

其实，这不是说明新规定，在《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068-2018中，早就取消了 永久荷载控制组合，通用规范对应的条文，也基本“抄自” GB 50068-2018。但在GB 50068-2018发布时， GB 50009-2012中永久荷载控制组合规定仍有效，且是强制性条文，反观 GB 50068-2018中的条款，却是普通条文，所以，这 永久荷载控制组合还是得算一算。至于分项系数是继续取1.35，还是需相应增大，却是众说纷纭，争论不休。直至通用规范发布，官方终于宣布GB 50009-2012中对应的强制性条文废止，而这个决定，足足迟了四年。

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与众不同的工业建筑活荷载

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通用规范增大了大部分民用建筑的活荷载，但对工业建筑几无调整。这是因为工业建筑活荷载的取值与民用建筑不同。

工业建筑结构中的工艺荷载，根据工艺要求不同差异很大，对结构设计的影响较大。 生产工艺荷载是根据工艺及相关专业的要求确定的 ，而不是像民用建筑那样通过统计分析得出，也因此变异系数通常比较小。

工业建筑的作用分项系数取值规定与民用建筑不同 。对于标准值大于4kN／m ² 的工业房屋楼面结构的活荷载，作用分项系数可取1.4。如变电站工程的大部分设备房间。

通用规范规定，对于 荷载标准值随时间变化 的楼面和屋面活荷载，考虑设计工作年限的调整系数γ _L 应按表3.1.16采用。当设计工作年限不为表中数值时，调整系数γ _L 不应小于按线性内插确定的值。

变电站工程设计工作年限有取60年的，是否该按上表插值取γ _L =1.02？

正确答案是：γ _L 仍取1.0！

注意上面的用词“ 荷载标准值随时间变化 ”，这是与 GB 50009-2012第3.2.5条的不同之处。

对于荷载标准值不会随时间明显变化的荷载，如楼面均布活荷载中的书库、储藏室、机房、停车库，以及 工业楼面均布活荷载 等， 不需要考虑设计工作年限调整系数 。其实，在 GB 50009-2012的条文说明中也有提到，相对含糊，但这次直接加到正文中，更加明确。

工业建筑荷载取值的另一个不同点是 不考虑活荷载折减 。需要注意，通用规范中4.2.4条、4.2.5条对梁、墙、柱和基础荷载的折减，均不适用工业建筑！

《工程结构通用规范》GB55001-2021学习笔记（四）——结语篇之超乎想象的风振系数

通用规范的第4.6.1条规定， 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应在基本风压、风压高度变化系数、风荷载体型系数、地形修正系数和风向影响系数的乘积基础上，考虑风荷载脉动的增大效应加以确定。 这条与《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012第8.1.1条其实也没有本质上的区别。

但通用规范第4.6.5条规定， 主要受力结构的风荷载放大系数应根据地形特征、脉动风特性、结构周期、阻尼比等因素确定，其值不应小于1.2；围护结构的风荷载放大系数应根据地形特征、脉动风特性和流场特征等因素确定，且不应小于   ，其中μz为风压高度变化系数 。这和GB 50009-2012第8.4.1条规定完全不同。

《建筑结构荷载规范》 GB 50009-2012第8.4.1条规定，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋，以及基本自振周期T ₁ 大于0.25s的各种高耸结构，应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响。 但通用规范不再限定范围，一概要求考虑风振的影响，且要求不小于1.2，风荷载标准值相应增大！

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风荷载脉动的增大效应

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大家都知道，计算基本风压时取的是10min平均值风速。而实际风速是动态变化的，时低则高，像波浪一样脉动，所以结构实际所受风压会大于基本风压。如结构刚度不大，还会发生随风振动的现象，所受风压将进一步增大。这就是风荷载脉动的增大效应。

对于主要受力结构，除了考虑风压本身的脉动之外，还需要考虑风引起结构振动所带来的附加荷载；而围护结构刚度一般比较大，结构效应中通常不需要考虑共振分量。因此现行国家标准 《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012对于“主要受力结构”和“围护结构”的计算，分别采用了风振系数和阵风系数作为平均风荷载的放大倍数。通用规范将二者统一为“风荷载放大系数” 。

通用规范只规定了风荷载放大系数的最低取值标准，实际的风荷载放大系数可能会大于该值，因此需同时满足荷载规范等现行标准要求。

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阵风系数

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通用规范规定的阵风系数最低值是 。

笔者特意进行了试算，发现GB 50009-2012中B类场地的阵风系数取值与通用规范的最低值完全相同，很是奇怪。于是，笔者对计算公式进行推导，最终结果是两者确实是一模一样！

笔者曾“吹嘘”能做出一本GB 50009-2012的2022年局部修订版，今天就稍稍证明一下：

表8.6.1??阵风系数β _gz （通用规范修订版）

离地面高度	地面粗糙度类别
（m)	A	B	C	D
5	1.67	1.70	2.05	2.40
10	1.62	1.70	2.05	2.40
15	1.59	1.66	2.05	2.40
20	1.57	1.63	1.99	2.40
30	1.54	1.59	1.90	2.40
40	1.52	1.57	1.85	2.29
50	1.51	1.55	1.81	2.20
60	1.50	1.54	1.78	2.14
70	1.49	1.52	1.75	2.09
80	1.48	1.51	1.73	2.04
90	1.47	1.50	1.71	2.01
100	1.47	1.50	1.69	1.98

只列了100m。超过100m的，看我文章的基本是用不到的。

表中只有A类地面粗糙度的 β _gz 值稍有增大，其它数据均无变化。

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超乎想象的风振系数

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《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012第8.4.1条的条文说明中指出， 参考国外规范及我国建筑工程抗风设计和理论研究的实践情况，当结构基本自振周期T≥0.25s时 （根据正文，此处应该指的是高耸结构，下同） ，以及对于高度超过30m且高宽比大于1.5的高柔房屋，由风引起的结构振动比较明显，而且随着结构自振周期的增长，风振也随之增强。而对于T＜0.25s的结构和高度小于30m或高宽比小于1.5的房屋，原则上也应考虑风振影响。但已有研究表明，对这类结构，往往按构造要求进行结构设计，结构已有足够的刚度，所以 这类结构的风振响应一般不大。一般来说，不考虑风振响应不会影响这类结构的抗风安全性 。

以上是原封不动的原文。 按此原理，对于多层建筑，不考虑风振响应也不会影响结构的抗风安全性。那么，风振系数直接按通用规范的最低值取1.2，是不是非常安全了？

笔者很希望这是正确的，这样的话计算风荷载也就是多乘一个1.2的系数，否则算一面围墙的风荷载感觉都很困难。

但笔者的试算结果完全出乎你的意料之外。

GB 50009-2012提供了风振系数的计算方法 ，虽然针对的是高层建筑，但建筑高度并不是风振的必要条件，所以，多层建筑应该可以按此进行计算。实际上，PKPM、理正等，也是这么做的。

笔者用Excel对国网通用设计110-A2-4计算试算，顺便也编了一个计算风振系数的函数。

计算参数：

基本风压w ₀ =0.7kPa，地面粗糙度B类

H=8.6m，取B=2*H=17.2m

阻尼比 ζ ₁ =0.01(钢结构，几无填充墙，而且是轻质装配式隔墙)

T ₁ =0.3s（按2层钢结构估算）

计算结果：z=8.6m，βz=2.05；z=4.95m，βz=1.45。

由于是第一次手算风振系数，笔者对技术结果不是很确定，于是用理正结构工具箱进行复核，结果完全一致。

但笔者在查看PKPM计算结果时发现，结构自振周期是 T ₁ =0.8684s ！按此计算， 正确值是：z=8.6m，βz=2.37；z=4.95m，βz=1.59 ，进一步增大。

由于110-A2-4的体型较复杂， 低层屋面如果按单层建筑4.95m高度进行计算，则βz=2.25，远大于按两层建筑计算的结果 。

不是说多层建筑不考虑风振系数已经足够安全了吗？怎么风荷载会是原来的两倍多？

唯一可以确定的是，我们被规范给忽悠了。至于是已经被忽悠了10年，还是刚被忽悠了半年多，然后还要继续被忽悠下去……没什么区别吧。

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结语

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《工程结构通用规范》 GB55001-2021 学习笔记就写到这里了。

对于变电土建专业，通用规范执行的最直接结果是原通用设计钢结构厂房的一些梁柱截面不再满足要求了。

实际上， 风振系数的增大对变电站构支架、围墙等构筑物同样存在很大的影响。

还有一个问题，变电站构件设计的导线荷载一般是电气专业提资的，他们有按通用规范要求考虑风振系数吗？

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番外篇

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当变电土建专业在忙着学习通用规范，修改结构设计时，隔壁线路专业还是若无其事，继续默默做设计。

其 实， 低电压等级线路的导线张力、杆塔都没有考虑风振系数 ，就算只考虑1.2的风振系数，再加上风荷载分项系数由1.4加大为1.5的因素，风荷载值也是原来的1.3倍！而台风地区的线路杆塔，基本是由大风工况控制的，如果杆塔还能通过结构计算，那就是传说中的猫抓耗子的故事吧……玩笑之词，线路杆塔的安全裕度通常也不是设计人员能自由控制的。

温州正在建设不怕台风的电网，当建成时，笔者以为，通用规范应该记上一大功！