城中村建筑在地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)下?lián)p失預(yù)測(cè)

文/陳彥昇 林煌超 俞鍵 張水兵，云南大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院

城中村建筑在地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)下?lián)p失預(yù)測(cè)

文/陳彥昇 林煌超 俞鍵 張水兵，云南大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院

地震易造成抗震性能不足的建筑破壞，尤其是技術(shù)與經(jīng)濟(jì)有限的城中村，造成“中震大災(zāi)”現(xiàn)象普遍。本文提出將設(shè)防情況、結(jié)構(gòu)類型、層數(shù)、建成年限作為易損性影響因子，建立群體建筑模型，模擬在遭遇不同烈度地震下?lián)p壞情況。結(jié)果表明：本方法可靠性強(qiáng)，精度較高，作為農(nóng)村建筑震害預(yù)估方法可行。

震害預(yù)估；地震烈度；易損性

地震是突發(fā)性災(zāi)害，易使抗震性能不佳的建筑破壞，特別是農(nóng)村建筑，由于施工方面的技術(shù)不達(dá)標(biāo)等因素，更易造成人員傷亡。如果能夠預(yù)估建筑可能造成的破壞，對(duì)采取方法以減少傷亡是很有意義的。

在這方面早有學(xué)者進(jìn)行過相關(guān)研究，如馬玉宏采用指標(biāo)法[1]對(duì)村鎮(zhèn)木結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估；李樹楨以延伸系數(shù)為主要參數(shù)[2]定量的對(duì)磚混房屋進(jìn)行預(yù)測(cè)；李荷選擇位移角為指標(biāo)[3]對(duì)農(nóng)村自建房屋進(jìn)行評(píng)定等。

1 易損性分析方法

1．1 易損性影響因子

根據(jù)歷史震害資料，選擇設(shè)防等級(jí)、結(jié)構(gòu)類型、層數(shù)、建成年限這四個(gè)因素作為易損性影響因子。

1．1．1 設(shè)防情況

T6表示Ⅵ度設(shè)防，未設(shè)防表示為T0。遭遇烈度與設(shè)防烈度的差值定義為C，取值范圍為：-3＜=Cm＜=4[4]，破壞概率如表2：未設(shè)防建筑的破壞概率如表3：

表1 烈度差值破壞概率Tab．1 destructive probability of crack magnitude difference

表2 未設(shè)防結(jié)構(gòu)破壞概率Tab． 2 destructive probability of fortification structure

1．1．2 結(jié)構(gòu)類型

結(jié)構(gòu)分為三類，用Si表示，如表4：以S1為例，樣本中頻數(shù)分布如圖1，參數(shù)β=2．79，η=0．57，依據(jù)公式(1)(2)進(jìn)行Weibull分布擬合后[5]，得S1密度函數(shù)圖像及在各個(gè)震壞程度下的附屬值。

表3 結(jié)構(gòu)分類情況及表示符號(hào)Tab． 3 classification of structure and symbol、

圖1 S1各個(gè)震壞情況下頻數(shù)分布Fig．1 requency distribution of affected areas

圖2 S1的概率密度圖像Fig．2 probability density image of S1

1．1．3 層數(shù)

層數(shù)分三類：用Fi表示，如表5。計(jì)算步驟與S1一致。

1．1．4 建成年限

建成年限分四類，用Yi表示，如表6，計(jì)算步驟與S1一致。

表4 層數(shù)分類情況及表示符號(hào)Tab． 4Floor of structure and symbol

表5 結(jié)構(gòu)分類情況及表示符號(hào)Tab． 5Floor of structure and symbol

易損性因子在各個(gè)分類下的附屬值關(guān)系總表為表7：

表6 易損性因子與附屬值關(guān)系表Tab．6Vulnerability factors and relational tables of the subsidiary value

1．2 單體建筑易損性矩陣

單體建筑易損性因矩陣，如公式（3）

2 震后建筑狀態(tài)

2．1 震后單體建筑

根據(jù)公式（4）可求得在確定烈度地震下各個(gè)震壞程度的發(fā)生概率矩陣Bi。Bi=[B1，B2，B3，B4，B5]。

Bi：Ei的發(fā)生概率值Bi

DS，F(xiàn)，Y[Ei|T，Z]：?jiǎn)误w建筑易損性矩陣

Wi：加權(quán)系數(shù)矩陣，取該加權(quán)系數(shù)矩陣為Wi=[0．5，0．25，0．1，0．15，0．1]

2．2 震后群體建筑

利用Anylogic建立群體建筑震害預(yù)估模型。根據(jù)公式（5），可得該地區(qū)各個(gè)震壞程度所占比例值R（Ei）。

Am：第m棟房屋面積

Bim：第m棟房屋發(fā)生Bi的概率

3 實(shí)例分析

以魯?shù)榈卣鹬懈始艺鸷η闆r為例，通過實(shí)際震害結(jié)果與本文方法所得結(jié)果對(duì)比，來驗(yàn)證方法的可靠性與準(zhǔn)確性。

圖3紅線為本文方法預(yù)估結(jié)果，藍(lán)線為實(shí)際結(jié)果，發(fā)現(xiàn)最大誤差為12．8%，最小誤差為6．0%，總體誤差小于15%，證明本文方法及模型具有一定精確度。

4 結(jié)論

（1）本文提出一種快捷簡(jiǎn)便的農(nóng)村建筑震害預(yù)估方法來模擬農(nóng)村群體建筑在遭遇地震后的震害情況，可靠性好，準(zhǔn)確度較高。通過實(shí)例驗(yàn)證，本方法結(jié)果與實(shí)際震害結(jié)果有一定誤差，但誤差均小于10%，仍處于可控范圍內(nèi)。

[1]馬玉宏．地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析及管理[M]．科學(xué)出版社．2008

[2]李樹楨．用延伸系數(shù)預(yù)測(cè)磚結(jié)構(gòu)房屋的地震破壞[J]．世界地震工程．1994．10（2）:31—38

[3]李荷．城市地震影響災(zāi)害預(yù)測(cè)[M]北京．中國(guó)鐵道出版社．1997:259-264

[4]謝禮立．論工程抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)[J]地震工程與工程震動(dòng)．1996，16（1）：1-8

[5]金良瓊．兩參數(shù)Weibull分布的參數(shù)估計(jì)[D]云南．云南大學(xué)碩士2010