房屋建筑抗震易损性分析方法研究综述_涂伟荣

层工业厂房震害预测中提出， 通过对 112 幢单层厂房和 287 幢砖柱厂房的破坏资料进行逐
步回归法分析， 得出在Ⅱ类场地土上这两类厂房的经验预测模式：
砖柱：
N=4
777
H1.5 309 d1.2 825
（L/90） 0.5 347 （70fm） 1.6 412
（4）
50
华南地震
31 卷
混凝土柱：
1期
涂伟荣等： 房屋建筑抗震易损性分析方法研究综述
51
工质量、 建造时间、 保养状况， 工况环境、 以及是否设防等随机或模糊因素的影响， 总结
出建筑物破坏的概率矩阵和易损性指数矩阵， 通过考虑各影响因素在震害中所起影响的大
小， 得出数学形式， 以此作为建筑物震害评价或预测的依据。
王光远等［17］ 根据震害指数对震害资料进行统计并将统计结果简化成理想曲线， 该曲线
49
2.1.1 震害经验判断法
震害经验判断法是专家通过对比建筑物的震害资料， 并根据自己的经验加以分析和总
结而得出的建筑易损性分析方法。 它是一种最简单、 最直接的分析方法， 可作为今后此类
建筑物震害预测的根据。 Freeman［8］ 通过对全球范围内标志性建筑物的地震破坏统计分析，
得出了最全面的关于震害经验判断法的汇总； Lawson［9］ 通过观测居民住房和烟筒破坏百分
Beeby［1］ 根据能量吸收理论， 提出单位体积容许损伤能量的概念， 并通过对规定构件进 行试验得出其所需的单位体积的极限容许损伤能量， 从而保证结构因意外荷载而产生损伤 时满足对易损性的要求。
Lu 等［2］ 基于结构形式提出易损性概念， 通过考虑结构可能发生的失效情况和研究结构 构件组合的方式， 分析结构中存在的薄弱部位。
Lind［3］ 根据容许损伤概率和易损性的定义,将容许损伤定义为损伤系统失效概率与未损 伤系统失效概率的比值,而易损性则被定义为容许损伤的倒数。
Ziha［4］ 基于不确定测度的概念, 指出满足系统易损性性要求的失效模式和有效模式的概 率分布应尽量均匀， 并提出不确定性信息熵的事件系统易损性性理论。
吕大刚［5］ 将结构易损性定义为建筑物因发生地震而导致损伤或损伤。 于刚提出将结构 易损性定义为结构的局部破坏和由于局部损伤而造成的结构整体破坏的比值， 这是一个与 易损性相对的概念。
N=0.2
674
H β 1.9 319 0.1 446 h
（L/90）
h1.4 497
0.0 194
+10
（5）
（5） 式中： H： 地面至屋面下弦间的高度； L： 厂房的长度； d： 柱截面的高度； fm： 砖 柱的砌体强度； h： 排架柱截面的高度； βh： 上下柱截面的高度比。
经验统计法的优点在于使用时经济方便， 无需通过复杂计算就可以确定建筑物将来在
砖房的地震易损性分析。
2.1.1.1 单层厂房
单层厂房可看作是排架系统、 屋面系统和维护结构的三者的综合， 排架系统的基本参
数是受弯指数 λ1：
λ1=
ΣwiHci bch2
（1）
维护结构采用墙高指数统计规律 λ2：
λ2= Hw
（2）
bw姨SH
（2） 式中 Wi ： 第 i 层柱顶上的屋面重量； Hci： 第 i 层屋架下缘到计算断面的距离； bc：
地震中的可能破坏等级， 较适合设计规则的砖房和单层厂房等类型的建筑群的易损性分析。
但是这种方法在很大程度上受专家学者的经验限制， 故具有较大的局限性， 只有收集到足
够的地震样本、 结构资料、 地基类型等， 预测的结果才能得到保障。
2.2 经验与理论结合法
经验与理论结合法是综合地震工程和工程抗震等相关领域的理论研究成果和专家经验
著： 徐立功早在 1982 年用该法对建筑物震害进行研究， 后来尹之潜等［14、 15］ 提出了易损性
破坏概率的概念使这种方法得到完善, 并将其分为钢筋混凝土结构和砖结构两部分：
（1） 钢筋混凝土结构
钢筋砼结构主要采用结构的延伸率作基本参数
乙∞
P［Dj│R，I］ f（R）P［Dj│R，I］dR
（6）
柱断面宽度； Hw： 墙高； bw： 墙厚； S： 圈梁数。 2.1.1.2 多层砖房
砖石结构的抵抗地震破坏的构件主要是墙体， 墙体的破坏主要是剪力引起， 墙体的平
均抗剪强度时砖石结构房屋的主要抗震指标：
mi
ΣFij
Ri =
j
=1
2Ai
τ
（3）
（3） 式中 Fij： 第 i 层第 j 片墙的断面积； Ai： 第 i 层楼的平面面积； τ： 墙的抗剪强度；
一定的发展前途。
2.3 模糊类比法
模糊类比法是历史地震统计法的延伸， 为了便于与场地地震危险性分析结果相结合， 将震害预测的时间效应考虑了进去， 通过运用模糊数学方法和概率方法对受损建筑物进行 易损性分析， 发展成为以提供随时间变化的具有动态效应的易损性分析方法。
周茂刚等［16］ 通过综合考虑建筑物所处的烈度区、 结构类型、 场地条件、 结构尺寸、 施
DOI:10.13512/j.hndz.2011.01.006
第 31 卷 第 1 期 2011 年 3 月
华南地震
SOUTH CHINA JOURNAL OF SEISMOLOGY
Vol . 31, No.1 Mar. , 2011
房屋建筑抗震易损性分析方法研究综述
涂伟荣， 谭 平， 周福霖， 王海明， 王光洁， 米晓玲
（广州大学工程抗震研究中心， 广东 广州 510405）
摘要： 论述了国内外房屋建筑抗震易损性分析研究的概况， 首先对房屋建筑易损性研究方法 给予了较为全面的论述， 包括： 历史震害统计法、 经验与理论结合法、 模糊比较法、 动态分 析法和结构计算方法等， 并对各种方法的优缺点及使用范围进行了总结， 最后提出了当前房 屋建筑结构易损性分析存在的问题和今后研究工作开展的方向。 关键词： 房屋建筑； 易损性； 震害预测 中图分类号： P315.62 文献标识码： A 文章编号： 1001-8662 （2011） 01-0047-08
的建筑物震害易损性分析方法。 这种方法在一定程度上受经验性的限制， 现在也主要用于
单层工业厂房和多层砖房的抗震易损性分析。
最早用这种方法对易损性进行研究的是美国的 Martel［13］ 在 1964 年开始的的， 随后日
本学者也开始运用这种方法进行震害分析。 我国对这方面的研究比较晚， 但是成果却很显
0
（6） 式中 f（R）： 抗力的概率密度分布函数， P［Dj│R，I］： 所求结构的震害矩阵。 （2） 砖房结构
主要采用结构抗力 K 作为基本参数:
j j j j P［Dj│a≤K≤b，I］=Φ
b-Kj σj
-Φ
a-Kj σj
（7）
（7） 式中 K： 所求结构的抗力； a、 b： 所讨论 K 的区间； Φ（·）： 标准正态分布的积分
引言
众所周知， 地震是一种突发性强， 破坏力巨大， 对人类生命财产的安全造成严重威胁 的自然灾害。 历史上发生过的大地震， 都造成了重大的人员伤亡和经济损失： 1906 年， 美 国旧金山大地震中， 地震所释放出来的能量在 40 min 内将整个城市化为一片废墟， 全市 5.3 万栋房屋之中， 有 2.8 万栋毁于地震和大火之中， 造成约 3000 人死亡， 25 万人无家可归， 直接或间接经济损失高达 1 500 亿美元； 1923 年， 日本关东大地震中， 5.9 万栋房屋遭到毁 坏 ， 导 致 近 14.4 万 人 死 亡 ， 200 多 人 无 家 可 归 ， 直 接 经 济 损 失 达 300 亿 美 元 ； 据 统 计 ， 1976 年的唐山地震， 毁坏公共房屋 1 497 万平方米， 倒塌民房 530 万间， 造成 24 万人 死 亡， 整个城市几乎瘫痪； 1985 年墨西哥大地震中， 墨西哥城 700 多幢大楼倒塌， 8 000 多幢 楼房受损， 繁华的华雷斯大街多处变为废墟， 地震共造成了 3.5 万人死亡， 4 万余人受伤, 数十万人无家可归； 2008 年我国的汶川大地震， 造成将近 9 万人死亡和失踪， 直接经济损 失达 8 452 亿元。 大量震害调查结果显示， 地震造成的人员伤亡也主要是由于房屋倒塌造 成， 而经济损失， 90%以上是由于建筑物毁坏所致。 过去我国由于受发展水平的限制， 很多 建筑的抗震能力都很低， 汶川地震就很好的应证了这一点。 抗震救灾工作中一个很重要的 环节就是对房屋建筑所受地震破坏状态的研究， 一方面， 在地震未发生之前， 对房屋建筑 的地震危险性进行预测， 找出薄弱环节， 然后采取抗震加固措施； 另一方面， 一旦某个地
比而总结出经验结果； Algermissen 和 Steibrugge 等［10］ 根据实际经验和工程判断,首对旧金山
的建筑物进行分类， 然后通过分析历史上该地区各种类型建筑物的震害资料， 全面总结了
各种结构的地震动-破坏曲线； 我国的陶谋立等［11］ 在对唐山地震震害的研究也是从这个方
法开始的， 提出了震害预测树状图法。 震害经验判断法目前主要用于单层工业厂房和多层
s： 计算的楼层号； n： 楼层数； mi： 第 i 层的墙片数。 震害经验判断法的优点在于使用方便， 无需经过复杂的计算就可得到房屋在地震中的
可能破坏等级， 非常适用于地区性或城市中群体性建筑的易损性分析， 但其主观性较大，
具有很大的局限性。
2.1.2 逐步回归统计法
逐步回归统计法是指震害因子和震害指数之间的关系。 这种方法是由吴育才等［12］ 在单
收稿日期： 2010-10-28 作者简介： 涂伟荣， 男， 1984 年生， 硕士研究生. 主要从事结构减震控制研究.
E-mail： tuweirong@ 通讯作者： 谭平， 男， 1973 年生， 博导， 研究员. E-mail:tanping2000@