DSISO 19901-2-2026 海上结构物的专用要求-第2部分：地震设计 标准立项发展报告

DS/ISO19901-2-2026海上结构物的专用要求——第2部分：地震设计标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Specificrequirementsforoffshorestructures–Part2:Seismicdesign摘要随着全球海洋油气资源开发向深远海持续推进，海上平台及浮动生产设施对抵御极端自然灾害的能力提出了更高要求。地震荷载作为海上结构物设计中的关键控制因素之一，直接关系到平台结构安全、人员生命安全及海洋环境保护。国际标准化组织（ISO）于2026年发布新版ISO19901-2标准，由丹麦标准化组织（DS）采纳实施，编号为DS/ISO19901-2-2026。本报告系统回顾了该标准的立项背景与修订历程，重点剖析了其在概率地震危险性分析、地震地面运动参数确定、结构响应分析方法及抗震性能验证等方面取得的技术进步。报告指出，新版标准进一步强化了与ISO19900系列基础标准的协调一致性，引入基于韧性的抗震设计理念，完善了土-结构相互作用效应的评估流程，并明确了采用非线性和时程分析方法的适用条件。该标准的实施将显著提升海上结构物抗震设计的科学性与可靠性，为全球海洋工程行业提供统一的技术规范，对推动深海油气工程高质量发展具有重要的指导意义。关键词海上结构物；地震设计；ISO19901-2；抗震设防；动力分析；土-结构相互作用；石油天然气工业；国际标准Keywords:Offshorestructures;Seismicdesign;ISO19901-2;Earthquakeresistance;Dynamicanalysis;Soil-structureinteraction;Oilandgasindustry;Internationalstandards一、引言1.1研究背景海上结构物作为石油天然气勘探开发的核心工程设施，长期服役于恶劣的海洋环境中，遭受风、浪、流、冰及地震等多种环境荷载的耦合作用。对于位于地震活跃区域的海上平台，地震荷载往往是结构设计的控制性荷载之一。全球范围内，环太平洋地震带和地中海-喜马拉雅地震带覆盖了大量海上油气田分布区域，包括中国渤海、南海海域、墨西哥湾、东南亚海域、里海及地中海东部等，这些区域的海上平台均面临不同程度的seismicrisk（地震风险）。历史上，海上平台因地震导致结构破坏甚至倾覆的事故虽不频繁，但一旦发生，将造成巨大的经济损失和严重的生态灾难。例如，2011年日本东北海域大地震中，多座海上设施遭受不同程度破坏，引发了业界对海上结构物抗震设计方法系统性的深刻反思。1.2ISO19901-2标准的地位与作用ISO19901-2是国际标准化组织石油天然气工业材料、设备和海上结构物标准化技术委员会（ISO/TC67）下设SC7分委会（海上结构物）制定的重要子标准，全称为"Specificrequirementsforoffshorestructures–Part2:Seismicdesign"（海上结构物的专用要求——第2部分：地震设计）。作为ISO19900系列标准体系的核心组成部分，该标准为固定式钢结构、混凝土结构及浮式结构物的地震设计提供了统一的技术框架和计算方法。该标准的上一个版本发布于2017年（ISO19901-2:2017），其技术内容被全球多个国家的海洋工程标准体系引用，包括中国的GB/T50011系列相关标准转换工作、挪威NORSOK标准以及API相关推荐做法等。1.3修订的必要性自2017版标准发布以来，地震工程领域在理论研究和工程实践方面均取得了长足进展。一方面，强震观测数据的持续积累为地震动衰减关系的改进提供了翔实的数据基础；另一方面，性能化抗震设计理论和韧性城市理念的兴起，对海上结构物在地震作用下的功能可恢复性提出了更高要求。此外，近年来全球多个海域新发现的油气田位于地震活动性更为复杂的构造环境，现有标准中的地震危险性评价方法面临新的挑战。在此背景下，ISO/TC67/SC7委员会于2022年正式启动对ISO19901-2的修订工作，历时四年完成，并于2026年正式发布新版标准。二、标准主要技术内容与修订亮点2.1标准的适用范围与总体框架DS/ISO19901-2-2026延续了ISO19900系列标准的基本框架体系，适用于固定式海上钢结构、混凝土重力式结构、顺应式塔架结构以及浮式结构物（如张力腿平台、SPAR平台和半潜式平台）的抗震设计与评估。新版标准在章节编排上做了显著优化，从2017版的9个章节扩展为12个章节，新增了"地震韧性设计""非线性分析验证"和"既有结构抗震评估"等独立章节，体现了标准体系对工程实际需求的精准响应。2.2地震危险性分析与地震动参数的确定新版标准在概率地震危险性分析（PSHA）方面进行了系统升级，采用更先进的逻辑树方法处理地震源模型和衰减关系的不确定性。标准明确要求分析中应充分考虑地震活动的时空不均匀性特征，采用分区域的地震构造模型。在设定地震（ScenarioEarthquake）的选取方面，新标准引入了考虑谱形匹配的多震级-多距离组合方法，替代传统单一特征地震的方法，从而更全面地覆盖地震动的不确定性空间。在场地效应评价方面，新版标准进一步细化了场地分类体系，由原有的A-F六类扩展为A-E五类加特殊场地类别（S1和S2），其中特殊场地类别专门针对软弱土场地和可能发生液化的场地条件。标准对每个场地类别的推荐反应谱参数进行了重新校准，采用最新的全球强震数据库（如NGA-West2）进行回归分析，使设计反应谱更能反映真实的地震地面运动特征。2.3结构抗震设计方法体系新版标准完整保留了三种抗震设计方法（见表1），即弹性设计方法（Force-BasedDesign）、位移设计方法（Displacement-BasedDesign）和动力时程分析方法（DynamicTime-HistoryAnalysis），并针对不同结构类型和地震风险等级给出了明确的方法选择指南。表1不同设计方法及其适用条件|设计方法|结构类型|地震风险等级|分析复杂度||---------|---------|-------------|----------||弹性设计方法（FBD）|常规钢结构/混凝土结构|低-中|较低||位移设计方法（DBD）|所有结构类型|中-高|中等||动力时程分析方法（THA）|重要结构/复杂结构|高|较高|对于弹性设计方法，新版标准完善了地震荷载作用效应的组合规则，引入了更合理的地震力折减系数R的取值体系，根据不同结构体系和延性等级给出了差异化的R值范围。对于位移设计方法，标准给出了基于等效单自由度体系的简化位移计算方法，并详细规定了目标位移的确定原则和性能验证准则。新版标准重点加强了动力时程分析方法的相关规定，对地震动的输入方式提出了更为严格的要求：明确规定进行线性时程分析时应至少采用3条实际强震记录，进行非线性时程分析时应至少采用7条实际强震记录，且合成地震动的数量和频谱特性需通过匹配目标反应谱进行验证。2.4土-结构相互作用效应的评估土-结构相互作用（SSI）效应是海上结构物抗震设计中的核心难题之一。新版标准在该领域取得了突破性进展，首次系统地将SSI效应分为运动学相互作用（KinematicInteraction）和惯性相互作用（InertialInteraction）两类，并给出了各自的简化评估方法和详细数值分析方法。标准要求当结构基础位于中等以上压缩性土质场地时，必须进行SSI效应评估；对于桩基础，标准给出了考虑桩-土-结构共同工作的简化非线性弹簧模型和p-y曲线修正方法。2.5抗震韧性设计的引入新版标准最具前瞻性的修订在于引入抗震韧性（SeismicResilience）的概念框架。标准将海上结构物的抗震性能目标划分为三个等级：基本设防目标（地震后无需修复即可继续使用）、重要设防目标（地震后经简单修复可恢复功能）和特殊设防目标（地震后需全面检测和修复后方可恢复使用）。这三个性能目标分别对应不同的地震重现期水平（通常为200年、500年和2500年）。这一划分方式与我国建筑抗震设计规范中"小震不坏、中震可修、大震不倒"的设防思想具有理念上的相通性，但在量化指标和可恢复性要求方面更为精细和严格。2.6与相关标准的协调与衔接ISO19901-2-2026在修订过程中充分注重与ISO19900系列其他子标准的协调一致性。具体而言，新版标准对地震作用与其他环境荷载（风、浪、流）的组合规则进行了全面梳理，使其与ISO19901-1（海上结构物的一般要求）和ISO19901-6（海上结构物的海洋学参数）的规定保持高度一致。同时，对于采用基于可靠度设计的结构，新版标准明确规定了地震荷载分项系数的取值原则，确保各类荷载效应的组合在设计基准期内具有一致的安全水平。此外，新版标准还增强了与ISO19902（固定式钢结构）、ISO19903（混凝土结构）、ISO19904（浮式结构物）和ISO19905（坐底式结构物）等结构型式专用标准的接口兼容性，为其在实践中有效实施提供了技术保障。三、标准实施的技术与政策环境分析3.1国际标准体系的协同推进ISO19901-2的修订与发布是ISO/TC67/SC7委员会在"提升海上结构物安全水平、统一全球技术规范"战略目标下取得的重要成果。该标准与ISO19900系列标准共同构成了一套完整的海上结构物设计、建造和运营的标准体系。目前，该系列标准已被欧盟、东南亚国家联盟、中东地区产油国及拉美多国广泛采纳，成为全球海洋油气工程领域事实上的技术贸易规则。DS/ISO19901-2-2026由丹麦标准化组织发布实施，意味着丹麦作为北欧海洋工程强国，其海上油气设施监管体系将全面对接该新版标准的技术要求。3.2中国相关领域的应用与衔接随着中国海洋油气开发战略的深入推进，我国在渤海、南海等海域布局了一大批大型海上油气生产设施。近年来，中国船级社（CCS）等专业机构在海上固定平台抗震设计方面开展了一系列研究与应用工作，并颁布了相关的技术指导文件。我国现行海上结构物抗震设计主要参照GB/T50011-2010《建筑抗震设计规范》（局部修订版）以及中国船级社《海上固定平台入级与建造规范》的相关要求。ISO19901-2-2026中关于地震危险性分析、场地效应评价、时程分析地震动选取和SSI效应等方面的技术规定，对我国海上结构物抗震设计标准的修订与完善具有重要的参考价值。特别是在渤海油田和南海深水油气区的工程实践中，这些技术要求对于确保平台结构在地震作用下的安全可靠性具有直接指导意义。3.3工程技术发展的支撑作用近年来，计算力学和数值模拟技术的飞速发展为复杂结构抗震分析提供了强有力的工具。高性能计算平台使大规模非线性有限元分析、多体动力学分析成为工程设计中的常规手段。同时，海上强震观测台网的建设不断完善，积累了越来越多的近场强震记录，为标定地震动衰减模型和验证分析方法提供了珍贵的基础数据。此外，基于性能的抗震工程（PBEE）理论框架的日趋成熟，为在标准中引入更灵活、更科学的性能验证方法奠定了理论基础。这些技术进步的深度融合，为ISO19901-2-2026修订的技术方案落地实施创造了良好条件。四、标准实施的意义与挑战4.1对工程设计实践的指导作用DS/ISO19901-2-2026的实施为海洋工程设计单位提供了一套更加科学、系统且具有国际视野的抗震设计技术框架。标准中对地震危险性分析的系统化规定，有助于设计人员更加客观地评估场址的地震环境；对设计方法和性能目标的层次化设计，使得结构设计在安全性和经济性之间可实现最优平衡；对动力时程分析方法的细化要求，则为复杂结构体系和非规则结构形式的抗震分析提供了明确的操作指南。标准中贯穿的概率化分析思想，与当前国际工程界通行的基于可靠度设计理念高度契合，有利于提升设计成果在国际项目中的认可度和可比性。4.2对在役平台结构安全评估的支撑新版标准新增的"既有结构抗震评估"章节为已建成的海上平台和浮动设施的抗震性能复核与加固改造提供了技术依据。对于我国渤海海域早期建成、设计地震参数偏低的老旧平台，应用该章规定的评估流程和方法，可以更加科学地判断这些平台在当前地震危险性认识水平下的安全裕度，为制定合理的加固改造或退役处置决策提供技术支持。这一新增内容具有显著的工程实用价值，对推动在役海上设施的延寿和安全运营管理具有积极意义。4.3面临的挑战与应对策略DS/ISO19901-2-2026的推广应用也面临一定的挑战。首先，新标准对概率地震危险性分析、场地地震反应分析和动力时程分析等高级分析方法提出了更高的技术要求，部分中小型设计单位的技术储备和软件工具可能无法快速满足要求，需要加强人员培训和软件工具开发。其次，新版标准中涉及的不确定性量化方法较为复杂，实际应用中需要结合项目特点合理确定分析深度，避免过度保守或过度简化。再者，标准的有效实施依赖于可靠的区域性地震活动性数据，部分海域的地震资料积累相对有限，需要通过持续的地震监测和科学研究加以完善。对此，需要行业主管部门、科研院所和工程企业协同努力，通过宣贯培训、技术交流、案例示范和标准实施效果评估等多种方式，推动新版标准的平稳落地和有效执行。五、主要参与修订单位介绍ISO19901-2-2026标准的修订由ISO/TC67/SC7海上结构物分技术委员会负责组织。该分委会汇聚了全球海洋工程领域的顶尖专家和机构代表，秘书处设在挪威标准化机构（StandardNorge）。DS/ISO19901-2-2026由丹麦标准化组织（DanskStandard,DS）采纳并发布实施。丹麦标准化组织成立于1926年，是丹麦的国家标准机构，同时也是国际标准化组织（ISO）和欧洲标准化委员会（CEN）的创始成员之一。该组织承担着丹麦国内标准化战略的制定与实施职能，负责协调丹麦各行业参与国际和欧洲标准的制修订工作，并代表丹麦在国际标准化组织中行使国家成员体权利。在海洋工程标准化领域，丹麦标准化组织依托丹麦在海上风电机组、船舶工程和海洋工程技术领域的深厚积累，为ISO/TC67/SC7委员会的工作提供了重要的技术支撑和专家资源。DS作为ISO19901-2标准丹麦国家成员体的归口单位，在标准修订过程中积极组织丹麦国内相关利益方（包括工程咨询公司、能源企业、高等院校和研究机构）参与意见反馈和技术研讨工作。作为北欧地区具有重要影响力的标准化组织，DS凭借其在标准化管理方面的丰富经验和严谨高效的工作机制，为DS/ISO19901-2-2026在丹麦的采纳实施和推广提供了坚实的组织保障。该标准的发布进一步丰富了丹麦在海上结构物领域的国家标准体系，有力地支持了丹麦相关工程企业与研究机构在国际市场上参与海上油气及海上风电项目的技术竞争与项目合作。六、结论与展望DS/ISO19901-2-2026《海上结构物的专用要求——第2部分：地震设计》的发布实施，是国际海洋工程抗震设计领域一项具有里程碑意义的技术成果。该标准在继承2017版技术框架的基础上，在地震危险性分析、场地效应评价、设计方法选择、SSI效应评估、抗震韧性设计和既有结构评估等方面实现了全面技术升级，为全球海上油气设施的地震安全设计提供了更加科学、系统和先进的技术规范。标准的实施将对提升海上平台结构的抗震安全水平、降低地震灾害风险、保障人员生命安全和保护海洋生态环境发挥重要的技术支撑作用。展望未来，随着海洋工程向深远海方向的持续拓展和全球地震工程研究的不断深入，ISO19901-2标准体系还将面临持续修订和完善的需要。可以预见的发展趋势包括：人工智能和机器学习技术在地震动模拟和结构响应预测中的应用将不断深化；基于韧性的设计理念将进一步得到强化，从单一的结构安全扩展到全生命周期的功能可恢复性；卫星遥感、分布式光纤传感和海洋物联网等新型监测技术将逐步融入标准的技术框架，为海上结构物的地震安全提供实时感知和智慧决策支持。与此同时，随着中国海上油气开发规模的持续扩大和自主技术能力的不断增强，中国在海上结构物抗震设计领域的技术积累和工程实践经验将在国际标准化工作中发挥日益积极的作用，为ISO19901系列标准的持续完善贡献中国智慧和中国方案，更好地服务于全球海洋工程的高质量与可持续发展。参考文献[1]ISO19901-2:2026,Specificrequirementsforoffshorestructures–Part2:Seismicdesign[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2026.[2]ISO19900:20