建筑和施工部门约占全球温室气体排放的21%，结构生命周期碳排放中隐含碳占比不断增加。虽有低碳材料、技术和设计优化可减少结构隐含碳，但缺乏工程结构低碳目标，难以评估是否满足碳中和要求。此外，从确定性角度虽有确定隐含碳限值的方法，但结构设计阶段隐含碳评估存在不确定性，概率模型被用于评估。然而，确定合理的目标概率以调节结构隐含碳低于限值的研究不足，现有研究存在逻辑缺陷，因此本文开展相关研究。

本文聚焦概率性低碳结构设计中目标低碳条件概率确定的问题。明确低碳条件概率验算契合当前结构隐含碳评估结果，提出可接受和（经济性）最优两类低碳条件概率的确定方法。通过分析相关参数典型值，得出对应概率值，建议目标低碳条件概率取两者较大值，并指出在目标低碳条件概率约束下达成最低碳相关成本所需的碳排放超额惩罚与碳减排边际成本、碳价格成本的关系。

文章首先提出了低碳条件概率的概念（Low-carbon conditional probability），表征在结构安全的前提下，将结构隐含碳控制在隐含碳限值以下的概率。将现有的低碳结构设计公式进行推广和统一，将不同形式的碳排放限值公式进行概括，得出通用的概率表达式：

其中，PL 是低碳条件概率；I 是设计结构生命周期对应的环境影响值；Icr 是环境影响限值；R是结构抗力；S是荷载效应；Is表示在结构安全前提下，设计结构/结构构件的隐含碳，是常规隐含碳评估的结果；Icr,c表示与结构安全设计一致的气候变化情景假设下对应的隐含碳限值；pLT是目标低碳条件概率。基于条件概率的低碳设计方法便于与常规结构安全可靠性设计、生命周期评价相衔接。

低碳结构设计是社会脱碳努力的一部分，结构/结构构件的碳排放限值通常与社会脱碳目标一致，反映了建筑部门实现气候目标的碳减排义务。基于行业减碳公平性原则，设定可接受低碳条件概率，以约束结构隐含碳在平均水平上低于其限值。此外，以受结构隐含碳影响的经济成本（即碳相关成本）最低为目标，确定最优低碳条件概率。随后，基于结构安全可靠性、碳排放及其经济成本关联的数学模型，推导可接受和最优低碳条件概率的确定方法；基于对现有研究数据的归纳统计，确定计算过程所需关键参数的典型取值水平，包括目标安全可靠度及其失效后果、边际成本、碳减排边际成本、碳排放价格成本、碳超量惩罚等参数的取值范围和水平划分，进而确定可接受和最优低碳条件概率的当前状况值与未来建议值，并推荐将目标低碳条件概率取为可接受低碳条件概率和最优低碳条件概率中的较大值。

论文主要结论：

l. 可接受低碳条件概率由结构安全设计中允许的低失效概率决定，结构在安全前提下的碳排放期望值应略小于碳排放限值的期望值；可接受低碳条件概率主要受结构碳排放和碳排放限值的分布影响，当结构碳排放和碳排放限值服从对数正态或伽马分布时，可接受低碳条件概率随结构碳排放和碳排放限值变异系数差值的增大近似线性增加。

2. 最优低碳条件概率基于碳排放相关成本（包括建造成本、碳成本和惩罚成本）最小化确定。降低碳排放的边际成本、增加碳价格成本和碳超量惩罚有助于在较低碳排放水平下实现最低的碳排放相关成本，此时可设定更严格的最优低碳条件概率；评估结构碳排放或确定碳排放限值时的不确定性增加和数据质量降低不利于在低碳排放水平下实现最低成本。

3. 目标低碳条件概率建议取可接受和最优低碳条件概率中的较大值，以确保结构设计既满足碳排放减排义务，又能在经济上实现成本优化。低碳条件概率的验证可应用于多层次低碳结构设计，通过合理制定多层次碳排放限制值，有望实现对整个建筑行业累积碳排放的有效调控。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.strusafe.2025.102636