建筑抗震韧性评价流程介绍

地震灾害的历史数据表明，人员伤亡、经济损失及社会影响构成了我国防灾减灾工作中的重大挑战。随着城镇化进程的加速，人口密集的城市地区面临更加复杂和严峻的地震风险，这些风险主要体现在人员伤害、经济损害以及城市服务中断等方面。因此，在确保人员生命安全的基础上，保持建筑的功能性和实现建筑震后功能的迅速恢复，已成为亟待解决的关键问题。

建筑抗震韧性指的是建筑物在遭受预设强度地震后，能够维持或快速恢复其原有功能的能力。随着抗震韧性研究的深入，对于单个建筑、建筑群乃至整个城市的综合抗震性能的要求，已经从单纯的“地震安全”升级到了涵盖更广泛概念的“地震韧性”。本文依据《建筑抗震韧性评价标准》GB/T38591-2020（下称“韧性评价标准”），细致介绍建筑结构修复费用、修复时间和人员伤亡多维度韧性评价指标。

图1为建筑抗震韧性评价流程图，整个评价过程分为以下几个步骤：

1）结构分析与工程需求参数获取

• 采用SAUSAGE软件进行设定水准地震作用下的结构弹塑性时程分析。

• 通过分析得到原始的工程需求参数（如层间位移角、楼面加速度等），这些参数是用于评估建筑抗震性能的关键指标。

2）初步评估

• 检查结构在地震作用后的层间残余变形是否符合韧性评价标准限值。

• 如果满足，则继续进行后续的韧性评级；如果不满足，则终止评级过程。

3）数据扩充与模拟

• 对于满足规范限值的结构，将对其原始工程需求参数矩阵进行扩充。

• 进行蒙特卡洛模拟得到不少于1000个样本，以丰富数据。

4）损伤状态判定

• 基于韧性评价标准给定的各类构件易损性数据库和经过扩充的工程需求参数，确定结构构件和非结构构件的损伤状态。

5）抗震韧性分项评估与综合评级

• 分项评估：从修复费用、修复时间和人员损失三项评价指标对建筑抗震韧性进行分项评估。统计地震后修复建筑所需的费用、时间以及可能造成的人员损失情况。

• 综合评级：结合上述三项分项评估的结果，评定建筑的综合抗震韧性等级，并以星级制进行表达，用星级数量来评价建筑的抗震韧性水平。

图1 建筑抗震韧性评价方法流程图

“韧性评价标准”中针对修复费用、修复时间、人员伤亡以及抗震韧性评级不仅有着严谨的计算方法阐述，还明确了与之紧密相关的各项要求。为了能让大家更清晰、便捷地掌握这些要点，对其中涉及的计算要求进行如下归纳总结。

2.1 修复费用

• a) 建筑修复费用应按所有震损构件综合性恢复进行评价，包括人工费、材料费、机械费等

  装饰、装修耗费的修复费用在总修复费用中的占比不可忽视。

• b) 不考虑建筑物抗震韧性能力提升所产生的额外费用

  由于不同的修复方案导致修复费用差异极大，不能够保证修复费用计算方法在不同建筑之间具有一致性和通用性，因此只考虑提升到原有建筑性能水平，如图2中的C₀点，不考虑提升结构抗震韧性能力的整体加固手段、提高抗震功能的超量采购和设备升级。

图2 修复方案对抗震性能影响图

• c) 建筑修复费用采用现行定额计算

  采用现行定额，能够更好的适应市场变化，使得计算结果更贴近实际修复成本。

2.2 修复时间

1）一般要求

• a) 建筑修复时间应计入所有震损构件完成建筑功能性恢复所需修复时间

• b) 不宜计入建筑震损评估、修复方案制定、修复材料采购、施工设备租赁等各项开工前准备工作所耗费的时间。

2）计算方法

建筑物的主要修复工作包括结构构件修复（W1）、楼梯修复（W2）、围护构件修复（W3）、管线修复（W4）、隔断构件修复（W5）、吊顶及附属构件修复（W6）、大型设备修复（W7）、电梯修复（W8）。计算建筑修复时间时应考虑建筑物主要修复工作在层间和层内的先后顺序，见下图3所示。不同楼层修复工作可以同时展开，而在同一层内要遵循先完成第一阶段的修复工作再进行第二阶段修复工作的原则，这样可以保证人员安全和运输通道通畅。第二阶段内部分工作可并行展开，部分工作可串行进行，例如W3、W7、W8、W4可同时进行修复，而隔断构件修复（W5）和吊顶及附属构件修复（W6）必须在管线修复（W4）完成后进行。

图3 修复顺序图

2.3 人员伤亡

人员伤亡评价指标为建筑中伤亡人数占全部人数的比例，即受伤率和死亡率，计算公式如下：

图4 伤亡人数计算流程

分别采用设防地震和罕遇地震水准的地震响应评估分项指标，三项指标等级评定参考标准，如表1~3所示；

表1 建筑修复费用指标的等级

表2 建筑修时间指标的等级

表3 人员伤亡指标的等级

建筑抗震韧性等级评定需遵循下面两点要求：

a) 三项指标应采用由蒙特卡洛模拟计算，得到的具有84%保证率的拟合值；

b) 建筑的抗震韧性等级应综合考虑三项指标的等级进行评价，取三项评价指标的最低等级作为该建筑的抗震韧性等级。

本文全面详细介绍了基于“韧性评价标准”的抗震韧性评价流程。韧性评价流程围绕修复费用、修复时间、人员伤亡这三项关键指标进行展开，阐述了其计算方式与评级要求，这三项指标是评估建筑物在地震作用中表现和恢复能力的重要依据。据此，工程师能够了解到抗震韧性评价的核心要素和评价标准，对应提升建筑的抗震性能具有重要意义。

参考文献

[1] 建筑抗震韧性评价标准: GB /T 38591-2020[S].北京:中国标准出版社,2020.