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摘要：采用震害因子法对保定市区的群体建筑进行震害预测研究，给出了保定市区遭受不同震级地震时的预测结果和各分区破坏状态，并在地理信息系统中显示，其结果可为保定市抗震防灾提供重要依据。
关键词：群体建筑；震害预测；震害因子；地理信息系统
中图分类号：P315.9
文献标识码：A
文章编号：1000-0666（2013）02-0202-05
0 引言
历次地震的灾害统计数据表明，建筑物发生倒塌或严重破坏是造成人员伤亡和经济损失的重要原因。科学、快速的对城市已有建筑物进行震害预测，能为城市的抗震改造以及震后应急救灾提供重要的指导信息，从而有效的减轻地震灾害损失。根据《地震灾害预测及其信息管理系统技术规范》（GB/T 19428-2003）的规定，城市一般建筑物抽样率宜占该类建筑总面积的8%～11%，如采用传统的单体震害预测方法（崔红玉等，2001）调查每栋房屋的结构特性参数，势必耗费大量的人力、物力，不仅造成巨大的前期现场调查工作量，也给后期数据提炼与计算带来困难。近年来，不少学者提出了一些群体震害预测方法，如震害类比法（王志涛等，2008；李静，陈健云，2011）、支持向量机法（刘勇健等，2008）、熵权法（陈健云等，2009）、震害因子法等。震害因子法采用易于现场调查的多个震害因子，对建筑物在不同设定地震下的震害进行预测，方法简便易行。本文采用震害因子法对保定市区群体建筑进行震害预测。
1 震害因子法
震害因子法（仝永德，2008；高杰等，2007）通过对历史震害数据的归纳总结，将影响震害的多个因素定义为震害因子，用d表示。建筑物的破坏度指数D表示为
式中，w为地震动峰值加速度A的折算系数，A与烈度的关系及w取值见表1；mij为幂指数，当第i个震害因子的实际情况符合第j分类时取1，其余取0。N为参与震害预测的因子个数，本文取9；T为对应第i个震害因子取值分类的类别数；dij符合第j项分类的第i个震害因子，取值见表2。
通过对以往震害的统计分析，可以确定破坏度指数D与震害等级对应的范围（表3），将计算得到的D值与范围表相对照，判定建筑物的震害情况。
2 房屋调查和震害结果分析
2.1房屋调查概况
保定市区抗震设防烈度为7度，研究区面积约为110km2。为了便于调查，将保定市区划分为24个分区，根据《地震灾害预测及其信息管理系统技术规范》（GB/T 19428-2003）规定，将保定市群体建筑分为4种结构类型，共抽样调查建筑3175栋，调查建筑面积6.6237×106m2（表4）。
2.2震害预测结果及分析
用震害因子法对保定市区调查建筑物数据进行计算分析。首先，在EXCEL表格中录入抽查建筑的震害因子信息。然后，用MATLAB读取数据，分别对各类型房屋在不同烈度下的震害进行计算。最后，统计出各分区内建筑物在不同烈度下的破坏栋数和面积，从而得出保定各结构类型（表5）和房屋群体（表6）震害矩阵。
由表5、表6的震害结果，可得各类结构的平均抗震能力指数分布（图1）和房屋总体平均震害指数分布（图2）。为了对保定市群体建筑物的震害分布情况有一个直观的了解，将各分区的在不同烈度下的破坏状态分布情况通过ARCGIS软件显现出来，见图3。
（1）结合表5和图1可以看出，高层结构抗震能力最强，多层钢混其次，单层房屋最差。单层房屋抗震能力指数在小震下为0.5，中震下为0.26，大震下为0.11，抗震能力较差。
（2）由图2可以看出，保定市群体建筑的平均震害指数在小震下为0.12，属于基本完好偏轻微破坏状态；中震下为0.30，属于轻微破坏；大震下为0.54，属于中等破坏状态，表明保定群体建筑具有的较好抗震能力，基本满足三水准设防目标。
（3）由表6可以看出，保定市区在遭遇中震的情况下仅有6.78%的房屋出现严重及以上破坏，符合设计规范“中震可修”的理念。出现少量的破坏严重及倒塌的状态，主要是位于城乡结合处以及一些沿街1～2层的老旧砖混结构房屋，这些应为抗震加固的重点。
3 结论
（1）本文采用的震害因子方法在操作上简单易行，与传统方法相比简化了群体建筑物震害预测的工作量，误差在工程允许范围之内，可满足新时期城市群体建筑物震害预测的需要。
（2）震害预测是城市抗震防灾的前提和主要内容，做好群体建筑震害预测，可为保定市抗震防灾提供重要依据。
关键词：群体建筑；震害预测；震害因子；地理信息系统
中图分类号：P315.9
文献标识码：A
文章编号：1000-0666（2013）02-0202-05
0 引言
历次地震的灾害统计数据表明，建筑物发生倒塌或严重破坏是造成人员伤亡和经济损失的重要原因。科学、快速的对城市已有建筑物进行震害预测，能为城市的抗震改造以及震后应急救灾提供重要的指导信息，从而有效的减轻地震灾害损失。根据《地震灾害预测及其信息管理系统技术规范》（GB/T 19428-2003）的规定，城市一般建筑物抽样率宜占该类建筑总面积的8%～11%，如采用传统的单体震害预测方法（崔红玉等，2001）调查每栋房屋的结构特性参数，势必耗费大量的人力、物力，不仅造成巨大的前期现场调查工作量，也给后期数据提炼与计算带来困难。近年来，不少学者提出了一些群体震害预测方法，如震害类比法（王志涛等，2008；李静，陈健云，2011）、支持向量机法（刘勇健等，2008）、熵权法（陈健云等，2009）、震害因子法等。震害因子法采用易于现场调查的多个震害因子，对建筑物在不同设定地震下的震害进行预测，方法简便易行。本文采用震害因子法对保定市区群体建筑进行震害预测。
1 震害因子法
震害因子法（仝永德，2008；高杰等，2007）通过对历史震害数据的归纳总结，将影响震害的多个因素定义为震害因子，用d表示。建筑物的破坏度指数D表示为
式中，w为地震动峰值加速度A的折算系数，A与烈度的关系及w取值见表1；mij为幂指数，当第i个震害因子的实际情况符合第j分类时取1，其余取0。N为参与震害预测的因子个数，本文取9；T为对应第i个震害因子取值分类的类别数；dij符合第j项分类的第i个震害因子，取值见表2。
通过对以往震害的统计分析，可以确定破坏度指数D与震害等级对应的范围（表3），将计算得到的D值与范围表相对照，判定建筑物的震害情况。
2 房屋调查和震害结果分析
2.1房屋调查概况
保定市区抗震设防烈度为7度，研究区面积约为110km2。为了便于调查，将保定市区划分为24个分区，根据《地震灾害预测及其信息管理系统技术规范》（GB/T 19428-2003）规定，将保定市群体建筑分为4种结构类型，共抽样调查建筑3175栋，调查建筑面积6.6237×106m2（表4）。
2.2震害预测结果及分析
用震害因子法对保定市区调查建筑物数据进行计算分析。首先，在EXCEL表格中录入抽查建筑的震害因子信息。然后，用MATLAB读取数据，分别对各类型房屋在不同烈度下的震害进行计算。最后，统计出各分区内建筑物在不同烈度下的破坏栋数和面积，从而得出保定各结构类型（表5）和房屋群体（表6）震害矩阵。
由表5、表6的震害结果，可得各类结构的平均抗震能力指数分布（图1）和房屋总体平均震害指数分布（图2）。为了对保定市群体建筑物的震害分布情况有一个直观的了解，将各分区的在不同烈度下的破坏状态分布情况通过ARCGIS软件显现出来，见图3。
（1）结合表5和图1可以看出，高层结构抗震能力最强，多层钢混其次，单层房屋最差。单层房屋抗震能力指数在小震下为0.5，中震下为0.26，大震下为0.11，抗震能力较差。
（2）由图2可以看出，保定市群体建筑的平均震害指数在小震下为0.12，属于基本完好偏轻微破坏状态；中震下为0.30，属于轻微破坏；大震下为0.54，属于中等破坏状态，表明保定群体建筑具有的较好抗震能力，基本满足三水准设防目标。
（3）由表6可以看出，保定市区在遭遇中震的情况下仅有6.78%的房屋出现严重及以上破坏，符合设计规范“中震可修”的理念。出现少量的破坏严重及倒塌的状态，主要是位于城乡结合处以及一些沿街1～2层的老旧砖混结构房屋，这些应为抗震加固的重点。
3 结论
（1）本文采用的震害因子方法在操作上简单易行，与传统方法相比简化了群体建筑物震害预测的工作量，误差在工程允许范围之内，可满足新时期城市群体建筑物震害预测的需要。
（2）震害预测是城市抗震防灾的前提和主要内容，做好群体建筑震害预测，可为保定市抗震防灾提供重要依据。