GBS

IMO的GBS要求 , 簡單來說就是 “ 船級社結(jié)構(gòu)規(guī)范的規(guī)范 ” 。 它規(guī)定了各船級社150米及以上船長的油船、散貨船（不包括礦砂船及兼裝船）結(jié)構(gòu)規(guī)范必須符合IMO的GBS的要求 , 并通過IMO的審核。

長久以來，IMO的更多的是關(guān)注海上人命安全以及環(huán)境污染等方面的問題，其法規(guī)更多體現(xiàn)在“描述性要求”上。例如要求船上有多少件救生衣，有多少滅火器，使用什么成分的油品，具體排放數(shù)值是多少等等。而相對的，還有一種叫做“目標(biāo)性要求”，也就是說，只給出需要達到的目標(biāo)，但并沒有具體通過什么手段達到目標(biāo)的表達。舉例來說，我只要求你的船這里要避免火災(zāi)，發(fā)生火災(zāi)要有有效的滅火設(shè)備，具體怎么做，并沒有具體說明。

考慮到新船建造標(biāo)準(zhǔn)已由各船級社規(guī)范做了規(guī)定，IMO通常采用承認各國海事主管機關(guān)認可的船級社規(guī)范的做法，而不直接介入制定。但因為船舶結(jié)構(gòu)缺陷而導(dǎo)致的海難事故頻繁發(fā)生，IMO開始逐步介入到與船舶結(jié)構(gòu)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求的制定當(dāng)中。

IMO的GBS要求的推出也是這一趨勢的進一步發(fā)展，在它的背后有復(fù)雜的政治、經(jīng)濟因素及技術(shù)需求，首先，在政治、經(jīng)濟層面，船舶結(jié)構(gòu)問題引發(fā)的散貨船事故，造成船舶保險業(yè)的虧損 ；Erika和“威望”號污染事故對歐洲沿岸國造成的環(huán)境損害，以及油輪污染導(dǎo)致索賠大幅度增加；傳統(tǒng)西方航運大國逐漸淡出航運市場并轉(zhuǎn)化為國土利益、國際航運資本利益，將壓力向造船國轉(zhuǎn)移等因素，直接導(dǎo)致西方各利益國推動 IMO介入船體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)制定；另外，在技術(shù)層面，各家船級社各自制定自己的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，各自執(zhí)行，如果按最低要求執(zhí)行，易造成船舶安全水平的高低差異，最后導(dǎo)致低安全水平船的出現(xiàn)。同時，基于經(jīng)驗的船級社傳統(tǒng)規(guī)范體系已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代船舶設(shè)計建造的要求，隨著現(xiàn)代計算技術(shù)的發(fā)展和船舶大型化，基于分析計算、符合第一力學(xué)原理、確保風(fēng)險指數(shù)的理論型規(guī)范更符合現(xiàn)代船級社規(guī)范的發(fā)展。

在上述背景下，經(jīng)過各方多輪激烈的磋商討論，在進一步考慮了IACS的HCSR的研發(fā)時間表后，最終在2009年的MSC第87次會議上明確了IMO的GBS的要求和執(zhí)行時間，即2016年7月1日及以后簽訂建造合同，或2017年7月1日及以后安放龍骨，或2020年7月1日及以后交船的所有150米及以上船長的油船和貨艙區(qū)域單甲板、有頂邊艙和底邊艙的散貨船 ( 不包括礦砂船及兼裝船 ) ，必須符合目標(biāo)型船舶建造標(biāo)準(zhǔn)。

IMO的GBS對目標(biāo)型船舶建造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了自上而下的五層要求。第一層（Tier I）目標(biāo)，提出了符合船舶建造和航運安全、環(huán)保的整體目標(biāo)；第二層（Tier II）功能要求，提出了為實現(xiàn)第一層目標(biāo)，船舶結(jié)構(gòu)必須符合的15項功能要求；第三層（Tier III）符合驗證，提供必要的程序及規(guī)定以驗證船舶設(shè)計和建造規(guī)范及規(guī)定符合第一層和第二層的要求；第四層 （Tier IV）船舶設(shè)計和建造規(guī)范及規(guī)定，為了滿足Tier I目標(biāo)和Tier II功能性要求，由IMO主管機關(guān)和\或船級社開發(fā)，并被主管機關(guān)和\或代表主管機關(guān)的船級社所采納的關(guān)于船舶設(shè)計和建造的細節(jié)要求；第五層（Tier V）工業(yè)應(yīng)用及標(biāo)準(zhǔn)，即涉及船舶建造、營運、維護、培訓(xùn)、配備等的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用規(guī)則和安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，它們一般被船舶設(shè)計和建造規(guī)范及規(guī)定納入或引用。

所謂“IMO的GBS要求”，其核心內(nèi)容就是第二層功能要求和第三層的符合驗證。第二層的15個功能要求按船舶生命周期——設(shè)計、建造、營運、拆解四個階段進行分解，在設(shè)計階段涉及設(shè)計壽命、環(huán)境條件、結(jié)構(gòu)強度、疲勞壽命、剩余強度、腐蝕保護、結(jié)構(gòu)冗余度、水密與風(fēng)雨密完整性、人員因素考慮，以及設(shè)計透明度等10個功能 ；在建造階段涉及建造質(zhì)量程序、建造中檢驗等2個功能 ；在營運階段涉及檢驗與維護、結(jié)構(gòu)可靠性等2個功能 ；在拆解階段涉及拆解1個功能。

第三層符合驗證就是如何圍繞著15個功能要求對規(guī)范進行審核，把每個功能要求展開為目標(biāo)、文件和資料要求、評價衡準(zhǔn)等三個方面，進而分解細化為215項審核要求。這215項規(guī)范進行的審核，概括起來有四個方面 ：一是規(guī)范內(nèi)容是否涵蓋15個功能要求，二是規(guī)范是否有效考慮了或如何考慮所有對船舶及人命安全構(gòu)成危險的因素，三是規(guī)范能否提供足夠的文件和資料證明規(guī)范建立的方法論是正確的，四是規(guī)范能否提供足夠的文件和資料證明規(guī)范的安全水平是足夠的。

隨著IMO的GBS第三層要求的明確，針對船級社層面的第四層，即船舶設(shè)計和建造規(guī)范及規(guī)定，成為當(dāng)前IACS以及所有船級社所要共同面對的課題。為此，IACS專門工作組根據(jù)IMOGBS的215項審核要求，對共同結(jié)構(gòu)規(guī)范進行了初步分析，根據(jù)與GBS要求存在的技術(shù)差距，區(qū)別為 a、b、c、d、e五種情況。a類為全部涵蓋，不需要進行改進，b類為全部涵蓋，但需要改進技術(shù)背景，c類為部分涵蓋， 需要發(fā)展新的要求和技術(shù)背景，d類為沒有涵蓋，需要IACS進一步改進，e類為沒有涵蓋，但IACS無需行動。

根據(jù)IACS的研究分析，在215項分解要求中，大概有三分之一屬于a類內(nèi)容。b類也大概占三分之一，就是說，這三分之一在CSR中的要求沒有問題，但為什么需要這樣要求卻沒有說明白。因為GBS要求，一個是要求科學(xué)合理，同時還要透明，你得告訴 IMO官員為什么，要把原理給他說清楚，這就要求船級社要在技術(shù)背景方面進一步改進。

最后的三分之一是c類和d類內(nèi)容。即原規(guī)范沒有這一部分內(nèi)容，比如船舶發(fā)生碰撞以后的殘存強度、船舶擱淺以后的殘存強度，這是任何一家船級社在規(guī)范要求里都沒有的，但是GBS提出了要求，船級社就要補充完整。 這三分之一需要分成兩部分來解決，一部分要通過對原規(guī)范進行補充完善，另一部分則要另外建立項目組來完成。 如 IMO的GBS中有9.3,.2的要求和9.3.4的要求， 是關(guān)于人為因素的要求，就由統(tǒng)一要求工作組（UR）來解決，GBS要求船舶建造的時候，就要為船員居室處所創(chuàng)造一 個比較好的環(huán)境，以減少后期的人為因素事故。為此， 需要在船舶設(shè)計建造之初，能夠在通風(fēng)、照明、減少震動等方面滿足GBS的要求。目前，IACS聯(lián)合工業(yè)界組成 的共同項目組負責(zé)程序要求（PR）、統(tǒng)一要求（UR）等方面的修改補充工作，這方面不是船級社的傳統(tǒng)強項，需要 與工業(yè)界聯(lián)合攻關(guān)。

總的來說，在215項要求中，需要目前IACS協(xié)調(diào)后的共同結(jié)構(gòu)規(guī)范（HCSR）來完成的占 80％～ 90%。而在2013年12月31日IACS所上交給IMO審核的HCSR已經(jīng)順利通過認證，這就意味著船級社就已經(jīng)通過了GBS的80%~90%的要求，而剩下10%多的文件就相對容易很多。


CSR和HCSR

為了抑制各船級社間因市場競爭而引發(fā)的規(guī)范應(yīng)用不統(tǒng)一導(dǎo)致低標(biāo)準(zhǔn)船出現(xiàn)，消除船級社在規(guī)范應(yīng)用中技術(shù)上的”黑箱操作“，同時為了順應(yīng)發(fā)展中的IMOGBS要求。IACS于2006年4月推出了共同結(jié)構(gòu)規(guī)范（CSR）。該規(guī)范與以前的傳統(tǒng)規(guī)范相比具有更高的安全性、合理性和先進性，即在規(guī)范體系上具有先進性（以第一力學(xué)原理為基礎(chǔ)，理論分析和經(jīng)驗應(yīng)用相結(jié)合等）在規(guī)范應(yīng)用上更加統(tǒng)一和透明（如規(guī)范技術(shù)背景透明、IACS各船級社統(tǒng)一執(zhí)行等），安全水平更高（北大西洋波浪環(huán)境、25年設(shè)計壽命等），對提高船舶的安全性起了巨大的推動作用 , 符合IMO提出的船舶設(shè)計和建造應(yīng) “ 更堅固 ” 的發(fā)展潮流 。

但是，由于共同結(jié)構(gòu)規(guī)范的開發(fā)時間短、開發(fā)過程錯綜復(fù)雜，推出后在某些技術(shù)方面一直飽受工業(yè)界的爭議和討論，例如普遍增加的船重，BC和OT兩份獨立的規(guī)范在載荷、有限元直接計算、疲勞強度、屈曲強度等方面存在一定的差異。同時 , 在共同結(jié)構(gòu)規(guī)范的實際應(yīng)用過程中 , 工業(yè)界也提出了規(guī)范需要進一步完善和更新的建議和要求 , 并呼吁要進一步確保如此復(fù)雜、完全依賴計算軟件的規(guī)范統(tǒng)一執(zhí)行和應(yīng)用 。 

IACS從2008年開始陸續(xù)成立專項工作組，按國際海事組織（IMO）的目標(biāo)型船舶建造標(biāo)準(zhǔn)（GBS）要求，對共同結(jié)構(gòu)規(guī)范進行研究，著手編寫協(xié)調(diào)共同結(jié)構(gòu)規(guī)范（以下簡稱 HCSR），完成了對載荷、屈曲強度要求、有限元分析、疲勞強度要求、腐蝕與焊接要求、規(guī)定性規(guī)范要求等若干方面內(nèi)容的協(xié)調(diào)。

HCSR在凈尺寸要求、載荷、最小板厚要求、 屈服強度評估、屈曲強度評估及疲勞強度評估等方面進行了協(xié)調(diào)，同時還增加了對散貨船和油船的部分特殊要求。

在載荷工況方面，HCSR采用了類似CSR-BC的等效設(shè)計波方法，相比CSR增加考慮了迎浪狀態(tài)下首垂線處的垂向加速度為最大值的等效設(shè) 計波和扭轉(zhuǎn)載荷工況，并對橫浪、斜浪等效設(shè)計波分別考慮了左舷、右舷狀態(tài)，HCSR更加詳細地分析了波浪對船舶運動響應(yīng)和強度的影響。

關(guān)于強度評估衡準(zhǔn)，HCSR采用了類似CSR-OT的“屈服利用因子”形式對船體結(jié)構(gòu)強度進行評估，但在具體內(nèi)容上存在一定差異。

關(guān)于有限元分析，HCSR要求模型范圍覆蓋的更多。HCSR計算方法只采用了CSR-BC的公式法，取消了CSR-OT的高級屈曲方法。邊界條件上，HCSR不但新采用了用中心線和內(nèi)底板的交點來約束X方向的線位移的方法，減少了獨立點的影響，還新增了“端面梁”約束，即在有限元模型的最前端和最后端的兩個端面建立一圈梁單元來模型前后結(jié)構(gòu)帶來的剛度，進一步完善了CSR-BC的邊界條件。

關(guān)于疲勞強度評估，HCSR規(guī)定了更多的熱點類型，評估細節(jié)上，HCSR同CSR-BC選取形狀參數(shù) ξ 恒為1，疲勞概率水平由CSR的10的-4次方調(diào)整為10的-2次方，這種做法可以從一定程度上消除形狀參數(shù)的選取帶來的誤差。在S-N曲線的選取、累積損傷及疲勞壽命的計算方面，HCSR新增考慮了腐蝕環(huán)境的影響。