结构设计中的设计使用年限、设计基准期、重现期

  设计使用年限、设计基准期、重现期都是时间上的概念，三者有什么区别和联系呢？

《建筑结构可靠性设计统一标准，2018》给出了相关解释。所谓设计使用年限（即设计寿命）是指设计规定的结构或结构构件不需要进行大修即可按其预定目的使用的时期，它不是一个固定值，与结构的用途和重要性有关。设计使用年限长短对结构设计的影响要从荷载和耐久性两个方面考虑。设计使用年限越长，结构使用中荷载出现“大值”的可能性越大，所以设计中应提高荷载标准值；相反，设计使用年限越短，结构使用中荷载出现“大值”的可能性越小，设计中可降低荷载标准值，以保持结构安全和经济的一致性。耐久性是决定结构设计使用年限的主要因素，这方面应在结构设计规范中考虑。

设计基准期是为确定可变作用取值而选用的时间参数，通常是一个固定值。由于可变荷载是一个随机过程，应在一个确定的设计基准期内T，对荷载随机过程作一次连续观测，获得依赖于观测时间的数据，即随机过程的一个样本。对于永久荷载，其值在设计基准期内基本不变。而可变荷载，我们可以采用其标准值用于设计，即在结构设计基准期内可能出现的可变荷载最大值，由设计基准期最大荷载概率分布的某个分位值来确定。

可变作用的标准值Q_k，也可以通过平均重现期T_R定义。重现期是指“连续两次超过作用值Q_k的平均时间间隔”，以“年”为单位度量的重现期和荷载的年超越概率p成反比。两者之间的关系为：Q_k的分布函数F(Q_k)=1-1/T_R。重现期、概率p和确定标准值的设计基准期T存在下述近似关系： T_R=1/ln(1/p)*T。如地震作用的代表值相当于设计基准期为50年最大烈度90%的分位值。如果采用重现期表示，基本烈度相当于重现期为475年的地震烈度。

当结构的设计使用年限与设计基准期不同时，应对可变作用的标准值进行调整，这是因为结构上的各种可变作用均是根据设计基准期确定其标准值的。以房屋建筑为例，结构的设计基准期为50年，即房屋建筑结构上的各种可变使用的标准值取其50年一遇的最大值分布的“某一分位值”，对设计使用年限为100年的结构，要保证结构在100年时具有设计要求的可靠度水平，理论上要求结构上的各种可变作用应采用100年一遇的最大值分布上的相同分位值作为可变作用的标准值。为此，《建筑结构可靠性设计统一标准，2018》提出设计使用年限对设计的影响通过荷载调整系数γ_L体现，并对相应数值给出规定。

在海洋平台设计中，设计使用年限一般由业主指定，通常为20-35年，由于其作业环境恶劣，将γ_L取为1.0（对于设计寿命50年的结构，房屋建筑取γ_L为1.0）。另一方面，设计使用年限影响着防腐设计、疲劳设计；由于结构构件设计需要考虑腐蚀余量（冰区还要考虑冰的磨蚀余量），所以也影响着整个结构的强度设计。我国固定平台结构设计考虑极端工况时，风、浪流等可变荷载的重现期通常取为50年或100年。