신이 아닌 인간인 이상, 자연의 위력과 그 크기는 예측 불가능하다. 그러나 상정되는 피해규모에 대한 허용수준(내량)은 정할 수 있다. 그리하여 건축공학에서는 △사용한계 △수리복원 한계(손상한계) △안전한계라는 역치(한계치)와 이 3가지 한계에 의해 구분되는 4가지 상태를 가치론적 틀 내에서 제공하고 있다.([그림 4] 참조)


이 경우, 손상한계와 안전한계란 어떤 상태인가를 정의할 필요가 있다. 풍하중과 관련하여 「건축물의 구조관계기술기준해설서(2007년도판)」에서는 이하의 내력수준을 피해의 허용한도 규준으로 삼고 있다.

  손상한계 : 허용 응력도 이하일 것
  안전한계 : 소성 힌지가 형성되지 않을 것
                  변형능(變形能)을 갖는 경우에도 붕괴 메커니즘이 형성되지 않을 것

이 발상을 정량화하기 위해 법령 및 학회규격은 어떤 규모의 외력이 기간 내에 초과하는 평균 시간 간격인「재현기간(再現期間) T」의 개념을 채용했다. 풍속의 재현기간 T에 관한 수학적 이미지와 그 의미는 각각 [그림 5]와 식(3)과 같다.

재현기간 T의 실제적 의미는 공용기간을 n, 설계용 재현기간을 T로 둘 때 「초과확률 P」의 식(4), 즉 현실의 외력이 상정외력을 상회하는 확률을 통해 드러난다.

건축기준법(건기법) 및 전기사업법(전사법)은 T의 최저기준을 50년으로 정하고 있다. 50년이라는 기간이 과잉설계를 연상시킬 수 있지만 그렇지 않다. [그림 6]에 T를 50년으로 할 때의 경과년수와 초과확률 P의 관계를 나타냈다. 공용기간으로 20년을 선택한 PVS가 그 기간 중에 손상을 입을 확률은 33%에 달한다.그러나 이것은 국가가 내세우는 규준으로서는 매우 허술하다. 사실 재현기간은 각 한계 상태와 결합할 때 의미를 가진다. 「건축물의 구조관계기술기준해설서」에서는 「드물게 발생하는 폭풍(재현기간 50년)에 대해 손상을 한정하여 파괴시키지 않을 것(대(對) 손상한계)」, 「극히 드물게 발생하는 폭풍(재현기간 500년)에 대해 비산(飛散)시키지 않을 것(대(對) 안전한계)」으로 하고 있다. 이 규준은 PVS에 대해서도 적용 가능하다.

(3) 설계용 풍하중 산정의 개요
현행법에는 PVS 관련 풍하중 산정식이 3개 있다. [그림 7]에 각 식의 산정대상과 수식구조를 나열했다. 식에서 V0은 재현기간 50년에서의 지역별 태풍 및 계절풍 등 최대평균풍속에 따른 「기준풍속」이다. Er은 지표면 조도가 평활한 만큼, 또 고도가 높을수록 커지는 「‘평균풍속의 높이 방향 분포’를 나타내는 계수」이다. A는 바람의 작용면적이다. 이상이 각 식의 공통점이다.
다음에 각 식의 거시적인 차이점에 대해 기술한다. 건기법 고시 1458호의 식은 외장재용 산정식(외장재식)이며, 평균속도압 q– 에 피크 풍력계수 C＾f 와 면적 A를 곱한 형태이다. 이에 대해 건기법 고시 1454호와 JIS C8955의 식은 구조골조용 산정식(구조골조식)이며, 속도압 q(공학에서는 피크 속도압 q＾)에 풍력계수Cf 와 면적A를 곱한 형태이다. 이상과 같이 외장재식과 구조골조식 간에는 평균속도압 q– 와 속도압 q, 피크 풍력계수 C＾f 와 풍력계수 Cf 라는 2가지 차이점이 있다. ([그림 8] 참조)