論如何構建怎樣的土木工程防止地震的破壞公共

　　論文摘要：　土木工程結構的地震易損性分析是土木工程項目在結構損失分析中最重要的一部分，在結構損失分析中處于核心地位，是工程項目設計、優化的關鍵環節。因此，要結合土木工程結構地震易損性分析的研究進展與發展趨勢采取既包含經驗分析又包含理性分析的易損性分析方法，把兩種分析方法結合起來，對結構的地震易損性進行全面的分析。地震易損性分析是地震安全評定中的重要內容之一。地震易損性是指在不同的地震強度下土木工程結構被破壞的概率，它能從概率的層面反映工程結構的抗震性能，較為客觀地反映了地震與工程結構二者之間的關系，在土木工程中能為人們更好的防范地震帶來的危害。因此，土木工程項目的地震易損性成為了人們關注的焦點問題，對于地震易損性的研究進展也須引起相關專家和學者的重視。

　　1 土木工程結構地震易損性概述

　　所謂地震易損性，是說在強度不同的地震作用下，土木工程結構可能發生的破壞狀態，以及這種情況發生的概率。它是從概率的層面對地震發生機率、強度和土木工程破壞程度之間的關系進行宏觀的預測，成為土木工程施工單位和地震工程研究界研究的重點問題。最早提出地震工程和抗震設計的是美國，美國的太平洋地震工程研究中心提出了供統一分析的地震參數和破壞參數等地震破壞指標，使地震易損性分析的研究進入到一個新階段。用這種地震易損性分析方法只需要將工程需求參數輸入進地震易損性的計算函數中去，就可以推斷地震對土木工程破壞的參數和概率，使對地震易損性的分析更加的規范化與科學化。

　　土木工程的地震易損性分析是土木工程建設在設計、規劃時的重要研究內容，在工程結構風險分析和地震損失概率分析方面能夠發揮重要的推測作用，從而為土木工程項目的設計和施工提供數據支持。這是對工程項目負責也是對人民的生命財產安全負責，需要進行深入的理論與應用研究。通過這些系統性的研究工作來確保工程項目的安全，保障工程項目的順利開展。

　　2 地震易損性的國外研究概況

　　國外較早地開始了對土木工程結構的地震易損性進行研究。他們意識到地震會對土木工程項目以及人民的生命財產安全帶來巨大的安全隱患。因此，國外的工業發達國家很早就開始了對地震易損性的研究，如美國的Ghiocel對美國東部的核電站進行結構分析，對工程的地震反應和易損性進行了分析與評定。Ozaki對日本的核反應堆所在的建筑也進行了結構分析，根據其核反應堆建筑的地震易損性指數，考慮了工程項目的非線性特征和結構變異特征。一位美籍華人黃洪謀也對地震易損性如何更好地運用到電力系統工程建設中去進行了分析與研究，并將其研究成果推廣、應用到電力變電站等設備中去，對電力系統中的設備和建筑進行安全評定，以確保電力工程的安全性與可靠性。

　　此外，在軟件的開發上，美國也率先推出了HAZUS軟件，通過這種地震易損性分析軟件，美國可以在對土木工程項目的研究成果的基礎上，對地震給工程項目帶來的破壞進行估計和預測，采用性能設計的方法根據軟件所得出的數據進行能力譜繪制，計算地震所帶來的連鎖反應，以地震易損性曲線的方式來反映建筑物的抗震性。

　　Tanaka在評估公路建設工程的地震易損性時，提出了一種地震易損性的正態分布函數。通過對工程項目的地震易損性進行兩參數的分析，以正態分布的函數的形式向人們提供建筑工程的地震未知參數。通過這種地震易損性函數他總計將橋梁的結構形式劃分為五種，這五種結構形式又把橋梁損傷劃分為五種不同的形式，并按照不同的損傷形式和損傷程度把土木工程的損傷水準分為五個等級，為人們系統的研究公路的地震易損性提供了參考。

　　人們在對地震易損性進行分析時，常常用兩種易損性曲線來表示，即經驗易損性曲線和理論易損性曲線，不同的研究者根據不同的研究方向和具體工程項目的建設情況來選擇不同的易損性曲線。經驗性曲線在這兩種曲線當中是一種可信度較高的地震易損性曲線，因為它使用的數據來源于以往地震所造成的危害情況和具體的動參數，對這些實際的數據進行統計分析，以此來得出較為真實可信的數據指標。但經驗性曲線也有其自身的局限，因為地震所造成的危害會因為客觀環境的不同而有所不同，如在不同的地震環境、場地和工程結構中，地震所打來的危害都是不一樣的，因此，這種地震經驗易損性曲線沒有其廣泛的推廣意義，再加上其需要具體的數據分析，人們在獲得這些數據時會有很大的難度。這些都限制了經驗易損性曲線的推廣使用，需要做進一步的改善。

　　除了經驗易損性曲線之外，理論易損性曲線也是地震易損性分析中的一種重要參照曲線。采用理論易損性曲線研究地震的易損性通常要從地震的相應分析數據入手，采用反應譜、靜力、時程分析等分析方法，對地震易損性進行系統的分析與評估。同樣，理論易損性分析也可以采用不同的分析與研究方法，如Monte Carfo模擬法，但這種方法需要較長的運算時間，為此Fukushima提出了一種更為方便、快捷的分析方法，即評估結構響應的分析方法，這種方法通過振動理論來對土木工程的易損性進行分析，在一個頻域內，它所得出的結果是準確可靠的。

　　此外，Singhal、shinozuka和Basoz等也對地震的易損性進行了廣泛的研究，這些研究人員都在地震易損性的研究領域取得了重要的研究成果，促進了國外地震易損性分析的研究進程，使土木工程項目在更安全的工程環境下運行，加大了工程項目的安全系數。

　　3 地震易損性的國內研究概況

　　與國外的土木工程結構地震易損性的研究相比，我國在地震易損性研究方面起步較晚，主要是對土木工程結構的地震易損性進行經驗性曲線分析。經驗性分析的對象是一些群體性的房屋建筑，對這些群體性的房屋建筑進行震害預測。我國最早對土木工程項目的地震易損性進行研究的學者是尹之潛教授，尹教授在地震風險分析和震害預測方面都開展了大量的研究工作，取得了很大的研究成果。其研究結論是建立在大量真實的震害數據的基礎上得出來的，并根據其實驗數據分析了地震強度與土木工程結構破壞度之間的關系，對多種土木工程結構進行了系統的分析與研究，如磚砌體建筑、工廠的排架結構、混凝土結構，并分別根據這些結構的不同特點進行了有針對性的地震易損性分析，在地震危險性分析、地震易損性分析和震災評估等方面都取得了重大的成就，得出了較為系統和完整了土木工程地質易損性研究結論與成果，起到了很好的震災預測的實際效果。此外，尹教授還通過與國外專家者之間的相互學習、相互交流，并系統學習了美國斯坦福大學的地震易損性分析相關方面的課程，開發了對地震震災進行系統預測的PDSM SM B-1地震易損性預測系統，大大加了我國在地震易損性分析方面的研究進展。

　　此外，高小旺、張令心、鐘益樹等人也在地震易損性的研究領域內作出了重要的貢獻，針對不同的土木工程結構進行有針對性的震災預測，加快了我國在地震易損性方面的研究進展，在此不一一細述。

　　4 目前地震易損性研究方面的問題與發展趨勢

　　4.1 地震易損性研究存在的問題 針對目前國內外對地震易損性分析的研究現狀，在地震易損性分析領域還存在著很多問題，如輸入參數、破壞準則、分析類型、分析方法等方面都存在著很多問題。具體說來，在輸入參數上分析地震易損性方面我國還沒有取得相關的理論研究成果，并在易損性的分析上面過于依賴地震動輸入，僅僅用一個物理量來描述地震易損性顯然不可行，只能用多物理量來解決。在破壞準則方面，不同的破壞準則會帶來不同的數據分析結果，通過不同的破壞準則計算出來的數據會有很大的差別，對于這種差別很大的情況人們顯得無所適從。另外，在分析類型和分析方法方面我國的地震易損性分析也存在著很大的問題，目前的計算類型與計算方法在運用的過程中計算量過大，對計算機的要求很高，通過分析得出的結果在可信度方面也不能令人滿意，這些都是我國在發展結構地震易損性分析方面的主要問題。

　　4.2 地震易損性研究的發展趨勢

　　4.2.1 兩種地震易損性分析法的發展方向 目前國內外對于結構地震易損性的分析是基于經驗分析法和理論分析法這兩種方法的研究成果之上發展起來的。對于經驗易損性分析方法，在分析的準確性與可靠性方面有其無可替代的重要作用，是目前土木工程結構地震易損性分析的重要方法。理論易損性分析方法可以通過比較相關的數值，對地震與土木工程破壞之間的關系進行分析和統計，進而對工程的抗震性進行評價。但這兩種方法又都有其局限性，因此，優化目前的易損性分析方法是土木工程結構地震易損性研究的未來發展方向。

　　4.2.2 經驗與理論相結合的易損性分析方法 經驗與理論結合的分析方法能夠充分利用兩種分析方法的優點，盡可能地將所有的地震破壞因素都考慮在內，并且采用理論分析與經驗分析相結合的方式來分析工程的地震易損性，具有精確性和可靠性高的優點，并能夠對收集到的資料進行排序，詳細地為人們提供地震易損性的分析結果，對建筑物的易損性進行系統、完整的分析，滿足人們對地震易損性的詳細程度和精確度方面的要求，是未來地震易損性研究分析的主要發展方向。

　　5 結語

　　土木工程結構的地震易損性分析是土木工程項目在結構損失分析中最重要的一部分，在結構損失分析中處于核心地位，是工程項目設計、優化的關鍵環節。因此，要結合土木工程結構地震易損性分析的研究進展與發展趨勢采取既包含經驗分析又包含理性分析的易損性分析方法，把兩種分析方法結合起來，對結構的地震易損性進行全面的分析。

　　參考文獻：

　　[1]周艷龍，張鵬.結構地震易損性分析的研究現狀及進展[J].四川建筑，2010(06).

　　[2]呂大剛，李曉鵬，王光遠.基于可靠度和性能的結構整體地震易損性分析[J].自然災害學報，2011(04).

　　[3]呂大剛，宋鵬彥，于曉輝.土木工程結構抗震可靠度理論的研究與進展[J].哈爾濱工業大學學報，2009(14).

　　[4]于曉輝，呂大剛，王光遠.土木工程結構地震易損性分析的研究進展[J].地震工程與工程震動，2009(14).