基于實踐經(jīng)驗方法視角進(jìn)行房屋建筑抗震易損性分析

張健

摘 要：地震是地殼快速釋放能量過程中造成震動，期間會產(chǎn)生地震波的一種自然現(xiàn)象。它的發(fā)生常常造成了嚴(yán)重的人員傷亡，甚至能夠引起諸多次生災(zāi)害。故此，人們急切需要對房屋建筑的抗震易損性進(jìn)行分析。然后對各種易損性方法進(jìn)行總結(jié)和歸納，隨之著手來增強(qiáng)房屋建筑的抗震性。

關(guān)鍵詞：房屋建筑；抗震；易損性；抗震性

中圖分類號：TU198 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）09-0167-01

大量的數(shù)據(jù)顯示，每一次的地震都會給人民和社會帶來輕重不同的損失，使得人們的生活變得不安全起來，時時刻刻都要防備地震的突襲。相比在地震發(fā)生后積極救援，更重要的還是對于地震易損性分析，對房屋建筑的易損性進(jìn)行預(yù)測，找出缺漏不足之處，采取加固和完善的措施。故而，對于房屋建筑抗震性易損性分析就顯得尤為重要了。

1 地震易損性

地震易損性是指在不同震級的地震作用下，房屋建筑的結(jié)構(gòu)發(fā)生各種各樣不同破壞程度的概率，它從概率的意義上定量地刻畫了工程結(jié)構(gòu)的抗震性能力。從宏觀的角度來描述了地震動強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)破壞程度之間的關(guān)系，目前已經(jīng)成為了地震工程和結(jié)構(gòu)工程兩大領(lǐng)域的研究熱點。

關(guān)于結(jié)構(gòu)的易損性函數(shù)主要是通過易損性曲線來表示的，該曲線是建立在破壞概率矩陣上的，也可以從經(jīng)驗統(tǒng)計方法來得到。關(guān)于破壞概率矩陣的詳細(xì)計算方法可參考文獻(xiàn)[1]。

經(jīng)驗方法主要是根據(jù)通過對以往地震后反應(yīng)的計算分析和抗震可靠性分析獲得的，該方法適合量大面積廣的群體建筑物的震害預(yù)測。常見的統(tǒng)計方法主要分為兩種，即震害經(jīng)驗判斷法和逐步回歸統(tǒng)計法。

1.1 震害統(tǒng)計法

這種方法主要是專家通過對比建筑物的震害資料，并且還要依據(jù)自己以往對地震的了解和震害評估的經(jīng)驗加以分析和總結(jié)而得到的建筑易損性分析方法。這是一種最簡潔、最直接的分析方法，可以作為以后此類房屋建筑的震害預(yù)測的根據(jù)。

比如，Algermissen和Steibrugge等，根據(jù)實際經(jīng)驗和工程判斷，第1次對舊金山的建筑物進(jìn)行了詳細(xì)分類，然后通過分析該地區(qū)各種類型房屋建筑的震害資料，系統(tǒng)和全面地總結(jié)了各種結(jié)構(gòu)的建筑的地震動破壞曲線。而我國的陶謀立等在對唐山地震的震害研究上也是從這個方面開始的，并且制作出了對震害預(yù)測清晰明了的樹狀圖。震害經(jīng)驗判斷法目前主要用于單層工業(yè)產(chǎn)房和多層磚房的地震易損性分析。

1.2 逐步回歸統(tǒng)計法

經(jīng)驗統(tǒng)計法最大的優(yōu)點便是在使用的時候非常經(jīng)濟(jì)和方便，不需要通過復(fù)雜的計算就可以確定房屋建筑將來在地震中的可能性破壞的等級，比較合適設(shè)計規(guī)則的磚房和鋼筋混凝土廠房等類型的建筑物的易損性分析?？墒?，這種方法在一定程度上要受到專家和學(xué)者的經(jīng)驗限制，分析的結(jié)果太過于簡化，可信度不高。只有收集到足夠的震害實測資料數(shù)據(jù)、建筑結(jié)構(gòu)的詳細(xì)資料、地基類型等，預(yù)測的結(jié)果才可以得到保障。

2 蒙特卡洛模擬法

結(jié)構(gòu)地震易損性數(shù)據(jù)的計算本質(zhì)上屬于抗震可靠度分析的研究內(nèi)容，因此結(jié)構(gòu)可靠度的各種計算方法都可以用來進(jìn)行易損性分析。目前，人們使用最多的是基于非線性動力時程分析的蒙特卡洛模擬法。

這種方法最大的優(yōu)點就是可以不必知道功能函數(shù)顯式的解析表達(dá)式，而且可以充分利用商業(yè)化的非線性有限元分析軟件的優(yōu)勢。有利必有弊，它最大的缺點便是計算量過大?；陔S機(jī)振動的理論動力可靠度分析方法可以充分考慮到地震的隨機(jī)性過程特性，是地震易損性的計算更加量化?？墒牵@種方法對理論假設(shè)要求非常高，數(shù)學(xué)的推導(dǎo)過程也是非常嚴(yán)格，想要驗證預(yù)測的結(jié)果卻比較困難。若是將結(jié)構(gòu)有限元分析和可靠度分析結(jié)合起來的話，就能夠解決這個難題。

3 提高建筑抗震性

為了使得房屋建筑能夠在地震當(dāng)中不至于損毀太多，除了對地震易損性分析之外，對建筑的抗震設(shè)計也是尤為重要了。

抗震設(shè)計的總思路便是：在建筑物的使用壽命期間，對于不同強(qiáng)度的地震，建筑物應(yīng)該具有不同的抵抗力。結(jié)構(gòu)方面的話，要具有充足的強(qiáng)度、剛度和良好的抗震性能。另外，還有盡可能地降低材料消耗和造價，使得材料利用率得到最大地提高。根據(jù)《抗震規(guī)范》再結(jié)合我國目前的經(jīng)濟(jì)實力，提出了“小震不壞”、“中震可修”、“大震不倒”的“三水準(zhǔn)”的抗震設(shè)防目標(biāo)。

典型的例子便是智利的建筑。1960年發(fā)生了震驚世界的大地震，震級且高達(dá)8.5級，乃是20世紀(jì)震級最大的地震。令人不可思議的是，在這次極大的地震之后，智利的首都圣地亞哥的建筑雖然出現(xiàn)了不少裂縫，受到嚴(yán)重?fù)p壞的卻只是區(qū)區(qū)幾十棟。由于絕大部分的房屋沒有倒塌，故而當(dāng)?shù)?00萬居民傷亡不大，財產(chǎn)損失也相對較小。

4 結(jié)語

本文只是提出兩種地震易損性的方法，在針對地震易損性方法的研究還需要其他相關(guān)人士一起探討和研究。通過對房屋建筑抗震易損性的分析，不斷增強(qiáng)和完善房屋建筑的抗震性，這樣就可以盡可能地減少在地震襲來之時給人民和社會造成的損失。影響建筑物的震害因素非常多，針對不同的因素要有不同的考慮以及分析，但都要結(jié)合當(dāng)時的場地條件、建筑物類型、震害程度等自身差異，綜合各種辦法的優(yōu)點，進(jìn)行具體問題的分析，最后給出最準(zhǔn)確的辦法。不僅如此，我們還要對房屋的破壞機(jī)理進(jìn)行深入研究和探討，不斷提高預(yù)測精度。

參考文獻(xiàn)

[1] 涂偉榮，潭平，周福林，等.房屋建筑抗震易損性粉絲方法研究綜述[J].華南地震，2011（03）：48-55.

[2] 馬愛武.建筑結(jié)構(gòu)地震易損性曲線的應(yīng)用研究[J].中國水運（下半月刊），2010（11）：223-224.