ISO 4931-12024 建筑和土木工程-弹性设计的原则、框架和指南-第1部分适应气候变化标准立项发展报告

建筑和土木工程——弹性设计的原则、框架和指南——第1部分：适应气候变化标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:BuildingsandCivilEngineeringWorks—Principles,FrameworkandGuidanceforResilienceDesign—Part1:AdaptationtoClimateChange摘要随着全球气候变化日益加剧，极端天气事件频发，建筑和土木工程基础设施的安全性、耐久性与适应性面临前所未有的挑战。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2024年9月25日正式发布ISO4931-1:2024《建筑和土木工程——弹性设计的原则、框架和指南——第1部分：适应气候变化》。该标准是ISO在工程韧性设计领域的重要基础性标准，为建筑和土木工程领域应对气候变化提供了系统化的设计原则、实施框架与技术指南。本报告系统阐述了该标准的立项背景、编制历程、核心内容框架及其技术特色，分析了标准对工程实践、政策制定和国际合作的深远影响，并就该标准在推动全球工程韧性设计标准化体系构建中的重要作用进行了展望。该标准的发布填补了国际标准体系中关于气候变化适应导向的工程韧性设计顶层指引的空白，对于促进工程建设行业绿色低碳转型、提升基础设施气候风险抵御能力具有重要的指导意义和应用价值。关键词：气候变化适应；弹性设计；韧性工程；建筑与土木工程；国际标准；风险管理；可持续发展一、引言1.1立项背景全球气候变化已成为21世纪人类面临的最严峻挑战之一。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告指出，全球地表温度较工业化前已上升约1.1℃，极端高温、强降水、干旱、台风等极端事件的发生频率和强度正在显著增加。建筑和土木工程基础设施作为人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，直接暴露于气候风险之中。道路、桥梁、房屋建筑、水利设施等工程在全生命周期内均可能遭受气候变化带来的不利影响。传统的工程设计理念以历史气候数据为基准进行荷载和参数确定，假设气候条件在工程使用期内保持平稳，这一前提在气候变化背景下已不再成立。面对上述挑战，各国逐步意识到需要从"抵抗灾害"转向"适应变化"的韧性设计理念。工程韧性（Resilience）强调系统在遭受扰动后维持功能并快速恢复的能力，该理念与气候变化适应存在天然的内在契合。然而，由于缺乏统一的国际标准作为指引，各国在弹性设计的理念认识、方法论和实施路径上存在显著差异，制约了跨区域的工程实践和学术交流。1.2标准编制历程ISO4931-1:2024由国际标准化组织下设的建筑与土木工程标准化技术委员会（ISO/TC59）提出并组织制定，历经多年深入研讨和广泛征求意见。在标准研制过程中，来自全球数十个国家的专家学者、工程技术人员和相关利益方代表积极参与，充分反映了不同气候区、不同经济发展水平和不同工程类型对弹性设计的多样化需求。2024年9月25日，该标准经国际标准化组织正式批准发布，成为现行有效的国际标准。二、标准概述2.1标准基本信息-标准编号：ISO4931-1:2024-标准全称：建筑和土木工程——弹性设计的原则、框架和指南——第1部分：适应气候变化-英文名称：Buildingsandcivilengineeringworks—Principles,frameworkandguidanceforresiliencedesign—Part1:Adaptationtoclimatechange-标准状态：现行-发布机构：国际标准化组织（ISO）-ICS分类号：土木工程综合-发布日期：2024年9月25日-发布国别：国际组织-标准语言：英语2.2标准性质与定位ISO4931-1:2024属于国际标准中的指南性文件，旨在为建筑和土木工程领域的弹性设计提供高阶的原则性指导和通用性框架。该标准并不针对某一特定类型工程结构给出具体的设计参数和方法，而是从系统层面构建适应气候变化的弹性设计的总体方法论。这一标准定位使其具有较强的普适性，能够适用于不同气候区域、不同工程类别和不同规模的项目建设。该标准与ISO其他相关标准（如ISO14000环境管理体系系列标准、ISO37101可持续城市与社区管理体系标准等）相衔接，共同构成支撑可持续基础设施建设的国际标准体系。三、标准核心内容分析3.1弹性设计的基本原则ISO4931-1:2024系统阐述了建筑和土木工程弹性设计的核心原则，主要包括以下方面：一是全生命周期思维原则，要求从规划、设计、施工、运营维护直至拆除的全过程考虑气候风险因素；二是适应性原则，强调设计应具备应对不确定性和变化的能力，为未来可能的气候条件留出调整空间；三是系统性原则，要求将建筑和土木工程置于其所在的基础设施网络、社区和生态系统之中进行综合考量；四是风险导向原则，以气候风险评估为基础制定差异化的设计策略；五是协同效益原则，鼓励将气候适应与温室气体减排、可持续发展和灾害风险管理相结合，实现多重目标协同。3.2弹性设计的框架构建标准提出了一套层次清晰、逻辑严密的弹性设计框架。该框架以气候风险评估为起点，包括气候风险识别、脆弱性分析、暴露度评估和风险等级判定等环节。在此基础上，标准引导工程设计人员制定弹性设计目标和性能指标，探索多种适应选项并进行比选优化。标准还强调了设计成果的监测、评审和持续改进机制，形成闭环管理流程。该框架的突出特色在于其非规定性的导向。不同于传统设计规范给出确定的方法和参数区间，该标准允许设计团队根据具体工程条件和可获得的数据资源灵活选择评估方法和设计路径，从而在保证科学性的前提下最大程度提高标准的适用性和包容性。3.3气候适应指南在具体指南层面，标准提供了涵盖气候变化科学基础、工程影响分析、适应策略等方面的参考指南。在气候变化科学基础方面，标准引导设计人员正确理解和使用气候模型输出数据，合理设定未来气候情景；在工程影响分析方面，标准系统梳理了升温、降水格局变化、海平面上升等气候变化对建筑材料、结构性能、地基基础、设备系统等的影响机理；在适应策略方面，标准列举了工程性措施、管理性措施和生态性措施等多元适应路径。四、标准技术特色与创新性4.1国际协调性ISO4931-1:2024在制定过程中充分吸收了各国在气候适应型工程设计方面的政策法规和技术成果。标准在术语定义、评估方法和报告格式等方面力求统一，为各国开展弹性设计实践和成果交流提供了共同的技术语言。这一国际协调性有助于推动全球范围的知识共享和经验互鉴，尤其为发展中国家引入先进的气候适应设计理念提供了便捷的技术通道。4.2前沿性与实施弹性该标准充分反映了当前气候变化科学和工程韧性领域的最新研究进展，包括基于情景的工程决策方法、不确定性量化和沟通方法等前沿方法论。与此同时，标准在实施层面保持了充分的弹性——根据不同国家和地区的数据可得性、技术能力和资源条件，提供了多层次的实施路径选择。这种"刚柔并济"的标准设计理念最大限度地兼顾了科学先进性和实践可操作性。4.3对传统设计范式的革新该标准的重要贡献之一在于推动了工程设计范式从"基于历史数据"向"面向未来情境"的转变。传统工程设计的核心假设是气候条件的稳定性，而ISO4931-1:2024明确要求工程设计必须考虑气候变化导致的非平稳性条件，将未来气候不确定性纳入设计决策过程。这一范式转变对全球工程设计理念和实践将产生深远影响。五、标准发布的意义与影响5.1对工程行业的引导作用ISO4931-1:2024的发布为全球建筑和土木工程行业提供了首份专门针对气候变化适应的弹性设计国际标准。该标准为工程咨询机构、设计院所、建设单位和运营管理方提供了权威的技术指引，有助于推动工程实践从被动应对气候灾害向主动适应气候变化的转型。对于提升基础设施全生命周期的气候韧性、降低气候风险造成的经济损失和社会影响具有重要的实践价值。5.2对政策制定的支撑作用该标准为各国政府部门制定气候适应相关政策和技术法规提供了重要的国际参考基准。标准的发布有助于推动将工程韧性要求纳入建筑规范、基础设施审批程序和公共采购标准，促进形成有利于气候适应型工程实践的制度环境。同时，该标准也为气候适应绩效的监测评估提供了方法学支撑。5.3对国际合作与知识传播的推动作用通过统一术语和框架，ISO4931-1:2024显著降低了不同国家和地区之间在弹性设计领域的交流壁垒。发达国家在气候适应型工程方面的先进经验可以通过标准化的语言和框架向全球传播，发展中国家则可以借助该国际标准以较低的学习成本引进先进理念和方法。这对于构建全球工程韧性合作网络具有深远的积极意义。六、标准实施的技术路径6.1标准实施的支撑条件ISO4931-1:2024的成功实施需要多方面的支撑条件。在技术层面，需要获取可靠的气候情景数据、建立工程系统脆弱性数据库、开发适应策略效果评估工具等。在能力建设层面，需要在工程教育中引入气候适应和韧性设计的内容，加强对在职工程技术人员和注册工程师的专项培训。在制度层面，需要将标准要求与工程审批程序、质量监督体系、保险机制等有效衔接。6.2与其他标准的协同应用ISO4931-1:2024作为弹性设计领域的顶层框架标准，需要与一系列配套标准协同使用。在气候风险评估方面，宜与ISO14091（气候变化适应——脆弱性、影响和风险评估）衔接；在可持续发展方面，宜与ISO15392（建筑和土木工程可持续发展总原则）等标准相配合；针对特定工程类型的实施，则需要结合相关产品标准和设计规范进行具体化。6.3标准应用的关键环节在应用该标准时，以下关键环节值得重视：一是气候情景的选择和不确定性处理，这是弹性设计中最具技术挑战性的环节之一；二是风险阈值和性能目标的设定，需要综合考虑工程使用功能、社会期望、投资能力和风险偏好等因素；三是适应措施的优选和组合优化，需要运用多准则决策方法综合评估技术可行性、经济合理性和社会接受度。七、标准化技术组织介绍ISO4931-1:2024由国际标准化组织建筑与土木工程标准化技术委员会（ISO/TC59）组织制定。该技术委员会是ISO框架下负责建筑和土木工程领域标准化工作的核心技术机构，其工作范围涵盖建筑和土木工程的设计、建造、运营、维护和拆除全生命周期的标准化活动。ISO/TC59的前身可追溯至20世纪40年代末期。经过数十年的发展，该技术委员会已构建起覆盖建筑设计、工程管理、可持续发展和韧性建设等领域的综合标准体系。截至2025年，ISO/TC59已发布国际标准200余项，在编标准研制项目数十项，参与成员覆盖全球主要经济体。该委员会下设若干分技术委员会（SC）和工作组（WG），分别负责不同专业领域的标准研制。其中与ISO4931-1:2024最为密切的是负责可持续发展与韧性相关标准的分技术委员会（SC17），以及专门成立的气候变化适应工作组。这些组织和机制共同为标准的持续修订和完善提供了保障。八、结论与展望ISO4931-1:2024《建筑和土木工程——弹性设计的原则、框架和指南——第1部分：适应气候变化》的发布是国际工程标准化领域的一项重要里程碑。该标准以系统性思维整合了气候变化科学、风险评估方法和工程设计方法论，为全球建筑和土木工程的弹性设计提供了高层次的原则指引和通用性框架，有效填补了国际标准体系中该领域的空白。展望未来，随着气候变化影响的不断加深和工程实践的持续积累，ISO4931-1:2024的后续修订和深化值得关注。未来标准的发展方向可能包括：针对不同类型工程（如交通基础设施、水利工程、城市建筑等）的专用实施指南和分标准；与低碳转型协同的标准工具的深入整合；基于数字化和智能化的动态韧性评估方法标准的研发；以及面向"一带一路"等国际合作场景的区域适用性指南等。在全球积极推动可持续发展、建设气候适应型社会的时代背景下，ISO4931-1:2024的发布与应用对提升全球基础设施的气候韧性、保障经济社会可持续发展具有重要的支撑作用。中国作为全球工程建设规模最大的国家，应积极跟踪和参与该标准的后续深化与本地化应用工作，在工程建设标准领域持续贡献中国智慧和中国方案，为全球工程韧性标准化事业做出应有贡献。参考文献[1]ISO4931-1:2024,Buildingsandcivilengineeringworks—Principles,frameworkandguidanceforresiliencedesign—Part1:Adaptationtoclimatechange[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2024.[2]IPCC.ClimateChange2023:SynthesisReport[R].Gen