我國建築使用年限（科普為何我國住宅建築是按使用壽命）

2023-10-07 12:50:42 2

壽命只是個俗稱，並不是一個嚴格的工程術語。所謂的使用壽命50年，也不是說50年後房子就不行了。

準確的說，涉及到壽命方面有兩個工程概念。一個是「設計基準期」，一個是「設計使用年限」。

設計基準期，design reference period，指的是用來確定各種可變荷載的可靠取值時的時間界限。

舉個例子，你家客廳，可能平時就你家兩三個人，但有時候會有幾個朋友來串門，可能每年還有一兩次人特別多的朋友聚會。如果要設計你家客廳，我要考慮這間客廳需要承載多少個人的重量呢？如果按你們家兩三個人的重量設計，那朋友聚會的時候可能會嚴重超載，導致不安全。如果按朋友聚會的幾十個人的重量設計，安全倒是安全，但是一年可能只有一兩次能夠滿載，其餘時候都是浪費，顯得很不經濟。

再比如說，一個倉庫，貨物不停的進進出出，有時候倉庫是空的，大部分時候有貨物，偶爾還會堆特別多、特別重的貨物。設計這個倉庫的時候，考慮它承載多少重量才是合理的呢？同樣的，太少則不安全，太多則浪費，沒有必要。

還比如說，我設計某地區的房子，怎麼考慮它遭受地震的可能性呢？絕大多數時候沒有地震，偶爾會有小地震，極其罕見的時候會有大地震。如果我按絕大多數時候的情況設計，絲毫不考慮地震，那肯定不安全。但如果我按極其罕見的大地震考慮，那蓋房子的造價會無比之高，大家掙的錢也別幹別的了，全都用來蓋房子了。

風雪的問題也是一樣。可能大多數時候沒有風雪，有時候有小風、小雪，有時候有大風、大雪，極其罕見的時候還有颱風、暴雪。怎麼取捨也是一樣的道理。標準太低則不安全，標準太高則不切實際、太過浪費。

怎麼做才合理呢？工程設計沒有100%保證這一說，只有基於概率的可靠度保證。比如，我把你家客廳的設計基準期定為1年，可靠概率設為90%，然後統計一下你家客廳1年內每天的實際承載重量。一年365天，共有365個統計數據，基本符合正態分布。然後我取相當於90%的那個分位值，一般差不多是平均值加上1.5倍的標準差。這個值就作為你家客廳的承載重量設計取值。也就是說，這個值比你家客廳1年中90%的天數裡的實際承載重量要大。

當然，把你家客廳的設計基準期定為1年是不太合理的。因為1年的時間可能沒有足夠的代表性。可能你明年生了個小寶寶，人來人往就多了；或者後年把房子賣了，新房主是個書痴，客廳裡堆的全是書。這些情況都需要考慮，因此，設計基準期越長，越能代表各種可能性，越能儘可能多的代表不同情況。但基準期定的太長也沒意義，社會在發展變化，沒有什麼是一成不變的，設計理論、實際規範都要根據實際情況進行不斷的更新。十多年前，誰家衛生間有浴缸啊？現在呢？好多人都買了鑄鐵的按摩浴缸。所以呢，定的太久沒有意義，無法預見未來的可能性。綜合考慮，目前的規範把房屋建築的設計基準期定為50年。

具體來說，我在設計你家客廳的時候，考慮的活荷載設計值是每平方米200公斤。因為經過實際的抽樣調查、實際測量、統計，得出的全國範圍內50年基準期內大約79.1%的概率，客廳每平米承載的重量不超過150公斤。考慮適當的放大，把設計值定為200公斤。

風雪也是一樣，我們常常聽到類似「50年一遇的大風」這樣的說法。設計房子的時候，風荷載、雪荷載的取值，就是實際測算50年設計基準期內的風雪情況，然後取最大值。

地震同樣也是如此。比如我們說「蘆山縣的設防烈度是7度0.15g」，這句話不等於說「蘆山縣不會發生7度0.15g以上的地震」，而是說「蘆山縣50年設計基準期內，發生7度0.15g地震的超越概率是10%」。也就是說，發生8度地震乃至9度、10度地震的可能性遠遠小於10%，但不等於絕對沒有可能。簡單說，把所有可能發生的地震排好，從烈度最小的到最大的，我們只管烈度比較小、發生概率非常大的那大多數（也就是7度0.15g及以下），剩下烈度比較大、發生概率極其低的那一小部分（也就是8度及以上）則屬於小概率事件。

看到這裡，有的同學會說了，這不就是不負責任嗎？小概率事件難道就不管了？怪不得這麼多房子倒了！你們這些工程師真是拿大家生命開玩笑！

其實，對於房屋結構設計過程，至少在理論上，你大可放寬心。因為工程實踐不是理論科學，沒有什麼是準確值。你認為混凝土強度、磚的強度、鋼筋的強度都是準確值嗎？你認為你家每一塊磚、每一根鋼筋的強度都一樣嗎？當然不是，材料的設計強度也是用同樣的統計學方法確定的。比如，C30混凝土的意思是，把這一批混凝土的強度統計出來，做一個正態分布，去掉最差的5%左右，剩下的強度全部高於C30。類似於你們班100個人，考試成績各不相同，從後往前排，去掉倒數的5個，倒數第6名得了30分，你們全班就全部都被定義為30分，但實際上裡面有不少80分、90分的，絕大多數也起碼40分。也就是說，你家用的鋼筋、磚頭、混凝土的實際強度有很大的概率要遠遠超過它名義上的強度，再加上設計中的各種係數，實際的效果是：在這50年內，你家房子90%的時間非常安全，10%的時間比較安全。但如果你硬要做到99%的時間非常安全，那這代價就大了去了，沒有什麼必要。

對於抗震設計來說，也是同樣的原則，所謂的50年基準期內「小震不壞，中震可修，大震不倒」。如果你非要做到「中震不壞，大震可修」甚至「大震不壞」，技術上也沒有太大的難題，但造價會非常之高昂。為了那個概率極低的大震，多花這麼多錢值不值得？何況，抗震設計原則是「大震不倒」，而不是「大震隨便」。這次的蘆山地震就有類似的例子，填充牆破壞、門窗損毀、甚至部分樓面坍塌，但只要主體結構還在，沒有垮塌，能夠堅持著讓人們安然撤離，這就基本上已經達到了預定的抗震目標。如果你一定要填充牆、門窗、女兒牆等等全部不破壞，也能做到，但不值得這麼做。

有的同學又問了，50年後呢？50年後，可能一切都變了。大家可能要在家裡放鑄鐵浴缸、放大的熱帶魚缸、放碩大的各種科幻小說裡才有的設備，風雪也可能因長期氣候原因而發生變化，地震的可能性也可能因為長期的地質情況而發生變化，各種新材料、新技術也會不斷出現。汽車需要年檢、維修、保養，這個大家都能理解，其實房子也是一樣的。一味的加長設計基準期沒有任何意義，還會因為不能準確預估未來的變化而造成大量不必要的浪費。合理的做法，是定期的檢修、維護房屋，與時俱進，根據實際情況不斷的改進、加固房屋。這樣既能符合實際情況的變化，又能有的放矢，節約成本。

設計使用年限，design working life，指的是結構不需要進行大規模維修就能按預定目標使用的時期。

不像設計基準期統一定為50年，設計使用年限可以分好多檔，業主可以自由選擇。比如修一個臨時自行車棚，過幾年就拆掉，那我可以把設計使用年限定為5年，各種設計要求可以相應降低。比如說抗腐蝕的耐久性要求，就可以適當低一些，反正最多5年後就拆掉了；抗震設計的要求，也可以低一點，因為50年內發生設防烈度地震的概率才10%以上，在這5年內就發生這樣地震的概率更是要低得多。

一般來說，設計使用年限和設計基準期配套，都是50年，因為現在的設計理論、設計參數都是基於50年基準期的，換言之，只管這50年的情況。50年後，要根據50年後的情況進行維護、修理和加固。

如果業主認為該建築極其的重要，或者說具有非凡的紀念意義，可以把設計使用年限定為100年甚至以上。嚴格說來，現在的設計參數是不適用的，因為反映的只是50年基準期內的情況。要設計使用年限100年的，就必須採用100年基準期的設計資料。比如說，100年內10%概率以上的地震烈度和50年內10%概率以上的地震烈度很可能是不一樣的，想要設計使用年限100年，就應該採用100年內的數據，而不是50年內的數據。

但是很多時候，規範並沒有給出100年基準期內的各種情況，所以，真的想要使用年限100年，採用的方法就是近似放大。先按50年使用年限取值，然後再統一放大，比如在內力計算的時候，重要性係數放大1.1倍。各種耐久性的措施，也要相應的加大，比如混凝土保護層厚度要加大、氯離子含量要降低。這也很好理解，結構要在不大修的前提下多服役50年，所以要留出充足的抵擋意外情況、抵抗腐蝕的餘量來。

「農村最普通的泥瓦匠蓋的房子使用壽命也不止50年啊！」我不知道這個論斷的依據在哪裡。至少我很少見到建於1963年的農村自建房。我出生的房子建於八十年代初，十年前屋頂就塌了，現在已經是殘垣斷壁了。

我在大學期間的假期，一個人做過一個田野調查，走了好幾個村莊，實地調查了農村自建房問題。結合這些年來相關媒體的報導，我個人感覺，農村自建房確實是一個很大的問題，基本是一個被現代工程科技、現代工程規範所遺忘的角落。類似於戶口制度的城鄉雙軌制，房屋建設也是城鄉雙軌制，廣大農村地區的自建房根本就沒有設計、規範、監理、抗震的概念。

對基礎不重視、大量的底框結構、層高過高、構造柱圈梁設置過少甚至沒有、樓面梁截面配筋過小、多數有二層懸挑、部分採用劣質材料……這些問題都很嚴重，但在一個個泥瓦匠團隊中卻被視作稀鬆平常。大把的錢花在了裝飾、裝修、甚至風水等無關緊要的方面，卻幾乎沒有人注意結構安全問題。

汶川震後，謝英俊還有其它團隊在震區推廣輕鋼結構，取得了不錯的成果。但可惜的是，絕大多數的震區重建還是在走老路。蘆山地震來了，又重演了一遍悲劇……

期望有朝一日，我們也能有Engineers Without Borders 這樣的公益組織，我們也能意識到，適當的技術援助或許比單純的財物援助還要重要。

——本文摘自知乎豬小寶