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建筑物震后安全评估和损失评估的简化分析/力学程序

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摘要

最近发生的灾难性地震事件再次强调了为现有结构制订和执行简单和具有成本效益的维修和改造战略和解决办法的迫切需要，如果有必要的话。2010-2011年坎特伯雷地震序列以及几年内在意大利发生的“系列”独立事件的重大社会经济影响(L’aquila 2009;爱米利娅2012;(2016年意大利中部)引发了对实施地震风险降低的高层方法的逐步改变，为全国范围内的项目引入强制执行或重大财政激励措施，以评估(并通过补救干预减少)整个(非住宅)建筑库存的地震脆弱性/能力，包括安全性和预期修复成本(直接经济损失)。本章概述了这一复杂而微妙任务的动机、挑战和(可能的)解决办法，目的是在更广泛的国际社会内促进认识、讨论和协同行动。特别关注简化分析力学方法的发展和持续不断的改进，即SLaMA(简单横向机制分析)方法，作为拟议的综合方法的一部分，用于地震前和地震后建筑物的安全评估和损失评估，以支持工程界和利益相关者通过风险(评估和)降低决策过程的各个步骤。

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1．1简介

在世界上大多数地震易发国家，制定国家一级的抗震改造和降低风险战略的中长期计划的紧迫性日益明显。

毫无疑问，现有建筑物的地震易损性评估和适当的解决方案的定义。结构有效，易于应用，具有成本效益，可能可逆，尊重建筑，遗产和文化保护要求，隐藏着比设计新结构更高的复杂性水平。

在处理地震事件后受损的建筑物时更是如此:在最近的地震中，一些最具争议的问题实际上是在以下方面存在明显的困难和缺乏知识/指南:(a)评估受损建筑物承受后续余震的剩余能力;(b)选择和实施一套可靠的修复技术，使结构“至少”恢复到地震前的状态;和(c)预测这种修复干预的成本(或成本效益)的能力，与完全替换成本进行比较，并考虑到不久的将来可能发生的余震。

此外，似乎技术上的复杂性并不是一种足够的阻碍，在全国范围内执行的经济资源的限制和缺乏基于风险考虑、损失评估和成本效益分析的优先次序计划，往往被认为或指责为实际执行这样一个广泛和雄心勃勃的项目的主要障碍。然而，与震后反应/修复/重建方法相反，对地震预防策略的社会经济效益的研究和比较评估清楚地显示了其显著的长期和国家效益。

为了解决这一微妙的问题，有必要改进和规范用于“诊断”和“预测”地震易损性和现有建筑物预期性能的工具和程序(“协议”)，以便在地震发生前估计地震安全性以及地震后评估社会经济影响/后果/损失。

这些程序应该基于最先进但简化的方法——最好是分析方法而不是数值方法——这可以突出建筑系统的结构弱点，同时确保结果的一致性和适当的独立于操作人员的水平。同样，合适的“治疗途径”，即适当的修复/改造策略，可以通过成本效益方法比较替代方案来确定。

本章概述了国际层面的最新发展，包括方法论和监管方法，以及现有建筑物损伤前和损伤后的“诊断”协议和程序，特别关注(a)在最近的2010-2011年基督城毁灭性地震序列之后，新西兰最近通过的国家地震风险降低计划的特点;(b)纳入新西兰现有建筑抗震评估指南(NZSEE)的相关地震评估和评级方法2017)并得到商业创新和就业部的认可，以及(c)意大利于2017年推出的地震风险分类指南(ITA)2017)，在经历了20年的严重地震事件之后，还包括安全和经济损失方面的考虑。

在这些最新发展的基础上，并将其合并，提出了一种基于简化的分析力学方法，即SLaMA(简单横向机制分析)，用于评估和评估震前和震后的安全和损失的综合方法。

1．2降低地震风险政策

1.2.1 "新西兰被动策略-“以前”

在2010-2011年新西兰坎特伯雷地震序列发生之前，地震风险降低政策的准备和实施被委托给了当地领土当局(TAs)。除了首都惠灵顿(Wellington)对大量建筑样本进行了积极的试验评估之外，助教们采用的典型政策是基于“被动”的方法，这与国际上主要地震易发国家的总体趋势相似。根据这项政策，除非业主打算改变用途、增加体积或改变结构，否则没有强制性规定必须评估现有私人或公共建筑物的抗震脆弱性和抗震能力。建筑条例(2004)为建筑物订定了一个“抗震安全”的最低水平，以反映建筑物在“中等”地震下的“极限能力”，而“中等”地震下的“极限能力”则定义为一场地震会在建筑物的位置产生震动，其持续时间与地震震动(由加速度、速度和位移的正常测量确定)相同，但强度为设计新建筑物时所使用的地震震动的三分之一”。

根据NZSEE2006关于“地震中建筑物抗震性能评估和改进”(NZSEE)的指导方针，将这些法律和政策制定的文字转化为工程实践程序2006)，以“极限承载力”作为“极限极限状态”(或“生命安全”，使用国际通用术语)，以“中等地震”作为新建筑的抗震需求(谱烈度)，对应于设计烈度的33%(即寿命为50年的普通结构的500年回归期)。安全指数被称为%NBS(%新建筑标准)，或容量/需求比-由现有结构的最终极限状态容量与新结构的需求之比-被引入验证方法。NBS“得分”低于33%的建筑将被确定为地震易发建筑(EPB)，地震等级(或等级)为“D”，因此被认为是不可接受的(图2)。1．1)．
图1.1

NZSEE2017指南-地震等级矩阵，易损性等级和要求(建筑ACT2004)或建议的补救措施

在这个阶段，地震易发建筑物(EPB)的业主有义务改造/加固建筑物(即使只是)超过33%的最低阈值-由他/她自己承担-但前提是他/她打算继续进行建筑物的改造/改变用途。这种被动方法的一个潜在漏洞——可能会承担法律责任或至少是道德责任——是这样，所有者，无论是私人还是公共，都可以选择退出并维持现状(“不采取行动”或“不采取行动”的方法)，尽管他们意识到建筑物的高地震风险，从而意识到居住者的生命安全风险。

这里还需要注意的是，正如相同绿色带的图/表所示，新西兰地震工程学会从其第一份文件NZSEE2006和进一步大幅修订的版本NZSEE2017中，强烈建议将67%的NBS作为改造的最低目标，并尽可能实际地使用更高的值。

1.2.1.1%NBS与倒塌风险的关系

最初的NZSEE2006指南已经定性地讨论了现有建筑的%NBS与其实际(预测和近似)相对地震风险之间的近似相关性，旨在将其作为建筑生命安全(或倒塌)概率的乘数，与“等效”新建筑进行比较。

值得注意的是，如图。1．2，在降低% nbs时，这取决于多个因素，如:(a)建筑材料，即无钢筋砌体与混凝土或钢;(b)结构系统，即框架、墙壁、双系统和(c)与当时设计规范/指南的要求/建议有关的结构细节和设计理念-与新设计的建筑设计相比，预计倒塌风险会增加超过线性。此外，预期相对风险的范围(离散度)将显著增加，反映出根据过时的知识/规范和糟糕的细节设计的建筑物的地震反应具有更高的不确定性。
图1.2

左图:NZSEE2017 -与新建建筑(或改造为%NBS的建筑)相比，%NBS(容量/需求比)和相对地震风险(生命安全)之间的定性(近似)相关性。右图:实施替代改造策略后风险降低的例子(纤维增强聚合物，FRP;选择削弱，SW;全选择性削弱，FW;柱套，CJ;来自(Ligabue et al.)2015)．

这样的考虑可以提出有趣的推论——最近的数值研究证实了这一点(Ligabue et al。2015,无花果。1．2右)-就抗震改造策略而言。从%NBS低于33%，地震评级为D或E的高风险建筑开始，小规模但有重点的局部改造干预，能够适度提高同一级别内的%NBS，可以在生命安全方面大幅降低地震风险，同时提高建筑地震响应的整体可靠性，即减少与结构行为相关的分散和不确定性。

1.2.2新西兰减少地震风险的新国家计划

在坎特伯雷地震序列之后，遵循“坎特伯雷地震皇家调查委员会”(CERC2012)，新西兰政府决定从根本上“改变”减少地震风险的战略和政策，从国家层面的“被动”方式转变为“主动”和强制性的方式。

《2016年建筑物(地震易发建筑物)修正案》(2016)，自2017年7月1日起生效，根据新西兰新的国家建筑管理计划，根据《建筑法》对地震易发建筑的识别和管理方式进行了重大调整。这个国家政策框架的明确意图是确保在全国范围内对私人和公共建筑的地震风险管理采取更加一致和同质的方法，试图在(1)生命安全，(2)加强/改造或拆除建筑物的成本和(3)对遗产建筑的考虑之间实现平衡。

新的建筑法案将新西兰分为三种地震风险áreas-high，中等和低对应于峰值地面加速度，PGA，或Z(地震系数根据NZS1170.5荷载标准(2004)的PGA < 0.15;0.15≤pga < 0.3;PGA≥0.30，如图所示。1.3．为每个震区确定地震易发建筑(地震评估，分别在5-10-15年内)并采取行动(改造或拆除，分别在15-25-25年内)。在高震区和中震区引入了一种特殊的“优先建筑”类别，以识别因其结构、类型、用途或位置而被认为具有较高风险的建筑。对于这类建筑物，评估和(如果需要)补救的时间是该地区其他建筑物所允许的时间的一半。
图1.3

新西兰国家降低风险计划(2017年7月1日生效):根据地震活动水平(低-中-高震区- pga < 0.15 g;0.15 g≤PGA < 0.3 g;PGA≥0.30 g) -MBIE 2016

重要的是要强调业主应该承担这些地震评估和补救行动的费用。没有具体的财政激励措施，例如在最近的意大利地震风险分类指南(Giovinazzi和Pampanin2017)，在当时并没有在不久的将来在新西兰的普通建筑中采用。一些地方市政当局正在讨论如何保护传统建筑，这些建筑通常为私人所有，但对整个社区具有重大而无形的价值。

1.2.2.1NZSEE2017现有建筑抗震评估指南

作为新的国家风险降低计划的一部分，商业、创新和经济部(MBIE)负责制定现有建筑抗震评估(和评级)的新指导方针，特别关注从业工程师和领土当局(TAs)每天使用的一致程序，以识别地震易发建筑。经过选定委员会多年的努力(实际上是在2014年CERC建议之后开始的)，NZSEE2006的旧版进行了重大重写，并与最近从地震事件中获得的经验教训和诀窍，以及国内和国际最先进的研究成果和最新的研究成果相结合。

目前，新的NZSEE2017指南“现有建筑抗震评估”是实际实施国家风险降低计划的关键工具。动机，范围和方法的概述可以在(Pampanin2017中不同结构体系的设计实例和数值研究(Vecchio et al。2017，2018)和(外邦人等。2019年,一个，b，c，d),分别。

特别是，NZSEE2017指南将重点放在简化分析程序的使用上，即SLaMA方法，“简单横向机制分析”的首字母缩写，用于评估结构元件、连接、组件和抗震系统的能力(就力和位移的组合而言)。作为任何漏洞/安全研究的基本起点，因此先于任何数值建模或更复杂(但不一定更准确)的分析。

这是一种明确的方法，以全面的观点看待大局，理解和控制设计，从而恢复结构/岩土工程师的关键作用，今天经常和不幸的降级，至少在非技术客户和决策者的观点，仅仅是“结构计算器”的作用。

此外，由于SLaMa方法允许突出关键的结构弱点，以评估强度层次和事件/机制的顺序，它自然形成了基本的第一步(“诊断”)，以确定适当的改造策略和技术(“预后”和“治疗方案”)，并通过考虑不同地震烈度水平下的整体性能改进，批判性地比较备选方案。以及通过预期年度损失(EAL)或类似指标评估的可实现的直接和间接损失减少。

1.2.3意大利新指南2017地震风险分类和财政激励

虽然生命安全是而且必须继续是地震风险降低政策的最高优先事项和目标，但考虑、评估，最重要的是减少与结构和基础设施破坏相关的重大直接和间接损失的至关重要需求已变得越来越明显。在国际层面，这些考虑最近已在意大利落实为基于财政激励的减少地震风险的监管主动方法。意大利在过去20年遭受了重大的社会经济影响，随后发生了一系列举国混乱的事件(Umbria-Marche, 1997年;莫利塞2002;拉奎拉2009;Emilia 2012，意大利中部2016)，政府最近发布了一项新法律(自2017年3月1日起生效)，为抗震改造私人拥有的建筑提供财政激励，并提供税收减免(五年内可恢复，但有可能将这种税收抵免转移到第三方，如金融机构，承包商等)的75-85%的改造干预成本)，这取决于从现状(ITA)的风险等级(A-G级)的改善水平2017)．

值得注意的是，ITA2017指南的地震风险分类是基于以下方面的组合:
  1. (1）

    a安全指数是v,(相当于NZSEE2006和现在的NZSEE2017指南中使用的%NBS)定义为生命安全极限状态下的容量/需求比和

  2. （2）

    预期年度亏损宝莲寺(Perdita Annua Media，帕姆(意大利语)能够考虑到不同强度水平和极限状态下的各种性能

根据IS-V (=%NBS)和PAM (=EAL)评估等级，所分析建筑物的风险等级将被确定为风险等级的最小值，即。风险类= MIN (IS-V/%NBS Class;PAM /宝莲寺类)。

表1．1而且1．2分别根据NZSEE2017和ITA2017指南说明两个风险等级和等级矩阵。值得注意的是，用于定义等级或风险等级的%NBS或is - v的范围非常相似。对于较低级别的C-D-E-F(性能较差)，ITA2017指南有一个更详细的分类(和一个更多的G类)，而NZSEE2017代码倾向于使用更大的范围，认识到对较老和详细程度较差的结构计算此类指数的不确定性水平不断增加。
表1.1

NZSEE2017矩阵- % NBS，等级，风险水平，补救措施(根据2016年《建筑法》修订)

%国家统计局

年级

生命危险

安全的处方

> 100

一个+国家统计局

低

可接受的1

80 - 100

一个国家统计局

低

可接受的1

67 - 79

B国家统计局

低/中

可接受的1

34 - 66

C国家统计局

媒介

可接受的2

20 - 34

D国家统计局

高

合法

< 20

E国家统计局

非常高的

不可接受的3.

1改进的;2改进建议;3.改进要求

表1.2

ITA2017矩阵安全指数IS-V (=% NBS)，风险类别、等级、EAL类别和范围

是v类

是v范围

宝莲寺类

宝莲寺范围

一个+是v

is-v > 100

一个+帕姆

eal≤0.5%

一个是v

80%≤is-v < 100%

一个帕姆

0.5% < eal≤1.0%

B是v

60%≤is-v < 80%

B帕姆

1.0% < eal≤1.5%

C是v

45%≤is-v < 60%

C帕姆

1.5% < eal≤2.5%

D是v

30%≤is-v < 45%

D帕姆

2.5% < eal≤3.5%

E是v

15%≤is-v < 30%

E帕姆

3.5% < eal≤4.5%

F是v

is-v < 15%

F帕姆

4.5% < eal≤7.5%

- - - - - -

- - - - - -

G帕姆

7.5%≤eal

1.3SLaMA分析力学评估程序

与Park、Paulay和Priestley“学派”一致，在新的NZSEE2017指南中，特别是在详细地震评估(DSA)级别(Tier 2)，特别关注先进、可靠而简化的方法的发展，称为SLaMA(简单横向机制分析)，基于分析和力学方法，即基本上“手工”或使用电子表格。而不是和之前的一个数值(即有限元和计算机为基础)。

用于评估地震易损性/安全性和地震等级的SLaMA程序(图。1．4)通过以下评估，识别出预期的关键结构弱点:
图1.4

根据NZSEE2017指南的SLaMa分析程序的关键步骤(Pampanin2017)，以推算建筑物的容量曲线:1（一个)结构构件抗折、抗剪强度和变形能力的评价;1（b)评估梁柱系统的强度等级和事件顺序1（c)识别整体机制，评价整体力-位移能力曲线

  • 步骤1(a):结构单元的抗弯和抗剪能力(包括力和位移);

  • 步骤1(b):连接和梁柱子组件的强度层次结构和事件顺序[根据Pampanin和Bolognini (2007)]

  • 步骤1(c):抗震系统的局部和全局倒塌机制，最后是全局能力曲线

通过比较结构的Capacity曲线(基于解析力-位移非线性曲线)和Demand曲线(基于加速度-位移响应谱，ADRS，符合容量谱法或类似方法)，可以用相对简单的方法和较好的近似值来评估不同地震烈度水平下的建筑预期性能(图2)。1．5)．
图1.5

左图:通过将容量(力-位移)曲线与需求(ads -加速度-位移响应谱)相交来评估不同烈度下的地震性能。右:%NBS作为产能/需求比的评估(在NZSEE2006-2017之后修改)

更具体地说，鉴于NZSEE2017对生命安全的重点关注，这种分析方法允许通过%NBS指数(新建筑标准，容量需求比)来评估与新建结构相比的“相对”(生命)安全水平，并将地震风险评级或等级(从a到E，与与全新结构相比的倒塌概率指示范围)联系起来。

正如一系列分析-数值比较所证明的那样(Bianchi等。2019；外邦人等。2019年,一个，b，c，d；维奇奥等人。2017，2018)， SLaMa分析程序提供了相当可靠的结果，特别是考虑到方法的简单性。

可以通过准备一个非线性数值集总塑性模型来改进结果，该模型由SLaMA预测的强度层次和局部机制“告知”，并进行推覆或时程分析。

1.3.1改造策略和技术的选择

与更复杂和详细的非线性推覆和时程分析相比，SLaMa方法可以用于相对快速而可靠地估计建筑物(或建筑物类别)在改造/加固干预前后的预期行为和性能，从而成为国家范围内降低地震风险中长期战略实施的基本支持工具。

事实上，作为系统力-位移能力曲线分析评价的一部分，可以捕捉到局部和全局机制的顺序(即在哪个阶段发生了什么)。更具体地，如图所示。1．6时，每个事件对应的弦线旋转、层间漂移、(顶楼或有效高度)位移值(如梁、柱或节点的ULS剪切或挠曲)可以在力-位移或ADRS域中识别并清晰地显示出来。
图1.6

左上:使用SLaMA方法在分析导出的推压能力曲线中捕获事件/机制的序列。右:选择替代改造策略和技术，以实现目标性能(Ligabue等。2015)．左下:定性阶梯尺度，表示改造干预的预期成本作为目标性能或%NBS的函数(改编自(Beetham2013）)

1.3.2减值损失估计的量化

采用容量谱方法，使容量曲线与不同级别的地震(震动)烈度相交(从而返回周期T)r)，可以评估什么强度水平(表示在峰值地面加速度，PGA)，从而相关的回归周期(Tr)对应的是性能/损伤/极限状态的四个等级，即立即占用(IO)、损伤控制(DC)、生命安全(LS)和防止倒塌(CP)，如图所示。1.7．
图1.7

左:预期年损失(EAL)的评估程序:(1)容量曲线与需求(ADRS谱)的比较;(2)评价地震烈度等级PGAc和相应的回归周期Trc，对应于各种极限状态(IO、DC、LS、CP)。请注意，在左上角的图表中，为了简单起见，这里只有三个极限状态，即IO < DC < LS);(3)绘制年平均频率(MAF或\λ(\ \)= 1 / T钢筋混凝土) vs成本(重建成本%);(4)评价EAL作为该曲线的积分(面积)

PGA与回归期的关系取决于当地的地震活动性和震级。

意大利指南ITA2017提供了一个关系和一个功率系数(这里使用的平均值，原则上是当地地震活动性和震级的函数)来将PGA转换为Tr反之亦然，如下所示:
$ $ {T} _ {rC} = {T} _ {rD}{文本({PGA} _ {C} \ {/} {PGA} _ {D})} ^ {1/0.41} $ $
(1.1)

分项指数C和D分别表示“容量”和“需求”。

为了建立MAF与%重建成本曲线，有必要估计工程需求参数(如漂移、加速度)、损伤水平/极限状态和与该损伤水平相关的修复成本之间的关系。

2009年意大利拉奎拉地震后，政府通过一个非常全面的计划资助了修复/重建阶段，收集并在“白皮书”或“Libro bianco”中发布了一个独特而详细的重建成本与损害程度的数据库(Ludovico et al。2017年,一个，b)．

在这些数据的基础上，建立了一个与给定的极限状态/观察到的损伤相对应的重建成本%的预期(平均值)的相关表。如表所示1.3，这种相关性是评估预期年度损失(EAL)的简化程序的关键部分，该程序从上文所述的容量与需求比较开始。
表1.3

根据ITA2017指南，各种极限状态(IO, DC, LS, CP)与重建成本之间的相关性

极限状态

改造费用RC (%)

崩溃或全部经济损失

One hundred.

接近崩溃，NC

80

生命安全，LS

50

损害控制，DC

15

立即行动，IO

7

零损失

0

预期年损失，以MAF与1/T的积分来评估r因此，曲线下的面积，表示在建筑物的生命周期内计算/估计的总维修成本除以结构的50年(或任何假设的生命周期)。

这种综合程序直接从能力曲线和地震需求(ADRS谱)评估预期年损失(EAL)在科学界得到了广泛认可，但在监管规定方面在全球范围内是独一无二的。

这种方法是对最近地震教训的直接和实际的回应，承认并强调在“频繁”地震(即中小地震和相对较小的回归周期T)下，与非结构元素(隔板/填料、外墙、天花板、服务)相关的严重和重大修复成本r25-100年)，与更“罕见”的事件(即主要-严重强度和大回归期Tr500-1000年或以上)通常用作设计级别参考，因此将“生命安全”作为主要极限状态。

除了EAL/PAM的基于时间的损失估计外，采用类似的方法，还可以使用基于场景的评估来估计预期的直接经济损失水平，同样以特定事件或场景地震下的重建成本百分比表示，例如:
  1. (1）

    或然性频繁损失(PFL)由Porter等人(2004a)定义为5年内超过10%概率的地震造成的平均损失(即回归期Tr = 50年)和/或

  2. （2）

    最大可能损失定义为50年内(即Tr = 500年)超过10%概率的震动造成的平均损失。

后一种基于场景的评估方法侧重于建筑物生命周期响应中的特定窗口，并提供了EAL的补充信息，而EAL则提供了更全面，但一般的，从而扩展到各种极限状态(和地震烈度)，在一系列地震激励下的整体建筑性能视图。

1．4地震后受损建筑物剩余容量

在新西兰，2010-2011年的坎特伯雷地震序列和几年后的2016年凯库拉地震，与过去几十年国际上发生的几次地震事件类似，都突显了修复还是拆除这一微妙决策的复杂性和不确定性，因为缺乏:(a)基于证据的信息/知识，(b)与(b1)评估受损建筑物承受后续余震的剩余能力和(b2)选择和实施适当的具有成本效益的修复技术，以“恢复”建筑物到震前状态相关的编纂的特别指南(CERC)2012)．

在过去的几年里，在国家和国际层面上(美国、欧洲和日本、联邦应急管理局)都投入了大量的研究工作306（1998)， jbdpa (2015)]以更好地了解地震事件后建筑物的剩余能力(Cuevas等。2014，2015；Cuevase和Pampanin2016，2017；Loporcaro等人。2014．2017，2018，2019；卢科等人。2004；卢多维科等人。2013；Maeda2008；前田和恩康2009；Maeda等人。2012，2017；Mukai等人。2017；Polese等人。2012)．

在新西兰，第一个以新西兰为基地的剩余产能和修复方案项目的持续研究结果和主要成果[NHRP资助，2012年有争议的一轮，(Pampanin等。2015)]，已经形成了MBIE(商业、创新和就业部)委员会/工作组关于剩余能力主题的活动的基本知识平台(Cuevas等。2014，2015；Cuevas和Pampanin2016，2017；Loporcaro等人。2014，2017，2018，2019)，从而制定了评估建筑物剩余容量的框架草案(Elwood等。2016)．

最近取得了进一步的发展，建议根据SLaMa方法的演变，将不同方法的好处合并为一种一般的分析-机械方法，如下几节所述和建议。

1.4.1损伤对未来建筑性能的影响

只要推导出适当/可靠的减容曲线，上述基于slam的地震安全性评估方法以及损失估计可以用于已建(未损坏)、损坏和修复/改造(具有不同的解决方案和目标性能)配置，为支持各种利益相关者的决策过程提供有价值的见解(例如，替代改造解决方案，区域尺度法，修复与拆除，成本/效益分析)。

1.4.1.1容量曲线损伤评估通用程序(fema306 /307型)

“了解损坏对未来建筑性能的影响”是ATC-43项目(该项目发布了FEMA306和307指南)的第一个“目标”，该项目对现有的分析技术、现场观察、测试数据和新兴的评估和设计方法进行了全面审查(至今日期为1998年)，并辅以进一步的分析/数值工作。

正如联邦应急管理局306号文件所指出的那样地震破坏对结构影响的定量评价需要测量参数的选择。本文件中的程序使用建筑物在未来地震中的预期性能变化作为测量参数。这种变化是由于地震破坏对控制抗震性能的基本结构特性的直接影响。如果估计结构性能的变化，也可以估计未来性能的相应变化”。

评估和比较建筑在损伤前、损伤后和修复状态下的相对性能的定量程序依赖于非线性静态分析技术(即容量谱方法)，因此与SLAMa方法完全一致，并且可以通过SLAMa方法实现。

从构件级的容量曲线出发，可以推导出新建、损坏或修复级别的整体结构的容量曲线(见图1)。1．8)，并视乎:
图1.8

构件建模标准和刚度/强度/位移减少因素来解释损伤(FEMA306（1998）)

  1. (一)

    构件类型(墙、墩、拱肩、连接梁);

  2. (b)

    损害程度(轻微-中等-严重)

  3. (c)

    损伤/行为模式(韧性vs.脆性)

损伤对构件主干曲线行为的影响通过刚度修正/减除因子(\λ(\ \)K)，强度(\λ(\ \)问)、变形能力(\λ(\ \)D)残差漂移(RD)，数值和实验校准。

对于结构系统的每个组成部分，这些修改/减少因子的值取决于损伤的类型，根据行为模式(延性vs.脆性，弯曲vs.易剪切)和损伤的严重程度(不显著，轻微，中等，严重，极端)。

FEMA 306和307指南以表格/图表/表的形式提供了部件损坏分类指南，以协助工程师对损坏的类型(行为模式)和严重程度进行分类，并得出相关的部件修改因素。修改因素也被提出来解释修理/恢复。这些文件主要关注钢筋混凝土和砖石墙体建筑，并对填充物及其与周围框架的相互作用有一些见解。文献中关于其他类型的结构系统和构件的信息有限，如梁柱节点、梁塑性铰链、柱弯曲、搭接或剪切破坏、地板/膜片行为。然而，近年来的数值/实验研究已经开始填补这一空白:在(Ludovico等。2013；Polese等人。2012)提出了修正因子来评价地中海地区典型的非确认钢筋混凝土柱的剩余承载力;此外，新西兰(Cuevas et al.)进行了关于梁柱组件和梁悬臂中塑料铰链的累积损伤、剩余容量和修复选项的实验和数值研究，以及钢筋应变硬化和低周疲劳对整体塑料铰链行为和可修复性的影响。2014，2015；Cuevas和Pampanin2016，2017；Elwood等人。2016；Loporcaro等人。2014，2017，2018，2019；卢科等人。2004；Maeda2008；前田和恩康2009；Maeda等人。2012，2017；Mukai等人。2017；Pampanin等人。2015)．

1.4.1.2提出了基于slam的建筑物震前和震后安全评估和损失评估程序

在上述最新发展和方法的基础上，根据需要，根据当前的修改因素和/或推导出特定的因素(基于数值/实验证据)，可以采用一种通用和综合的基于slams的方法，从部件级别转移到组件和结构系统级别，用于地震前或地震后建筑的安全评估和损失评估，在建造或改造/修复的配置中。

数字1.9说明了当建筑结构受到刚度和/或强度降低时，这种损失估计程序的步骤和定性结果:针对三种不同程度的损伤，以及相关的刚度水平\ \(λK \)强度降低， \ \(λ问\) ，平均年频率和重置成本%下方的面积将增加，导致预期年损失的三个不同水平。
图1.9

由于刚度和/或强度的损失对性能和EAL的预期影响，可以根据基于slam的分析力学程序进行评估

总的来说，根据每个组件和组件发生的损伤评估水平(通过SLaMA力-位移曲线和ADRS谱进行评估)，每个组件的容量曲线(力矩-旋转，力-位移)可以根据最新相关文献提供的相应修改因子(刚度，强度，变形能力和残余drfit/弦旋转)进行更新。SlaMA方法在建筑物上的第二次迭代，假设这种损伤状态配置，将识别新的关键结构弱点和可能的新的事件序列，由于修改了内部强度层次结构，从而导致局部和全局机制。将选择adr曲线来表示规范设计级别(其中需要进行震后安全检查)，或者选择预期余震或基于场景的事件的级别。累积循环的影响可以通过强度退化曲线在程序中实现，这取决于循环次数和/或构件水平上的延性水平，以及材料水平上的粘结退化或应力衰减曲线。

除了安全检查和剩余能力(以承受进一步的余震或新事件)考虑外，如前所述，各种类型的损失，例如EAL、PFL或PML或其他kpi(关键性能指标)，如建筑物可操作性损失(停机时间)，可以评估，为决策过程提供非常有价值的支持。

作为一个例子，它可以被评估，就像(Beetham)在以前的工作中所做的那样2013)，即可能频繁损失(PFL)与结构初始刚度(损失)或基本振动周期(可能成正比，但不一定成线性)，如图所示。1.10对于现有框架建筑的具体情况，有或没有替代的改造技术。
图1.10

可能频繁损失(PFL)作为建筑物重置成本%与结构基本周期(或刚度损失)的函数的趋势(Beetham2013）

这些有关建筑物在中、轻微地震后(或主震后发生余震)的潜在价值或价值损失的信息，可作为保险/再保险公司与业主或其他有关各方讨论的一部分，具有直接的利害关系和实际用途。

类似地，可选择的改造或维修/改造策略不仅可以在安全指数改善(%NBS或IS-V)方面进行比较，还可以在经济(损失)考虑方面进行比较，如图所示。1.11而且1.12，基于成本效益评估(可能并且最好是多标准)，可以做出更明智的决定，即是否值得进行特定的改造/修复干预计划，以及到什么程度。
图1.11

左图:年平均频率MAF与%重置成本的例子:曲线下的面积代表预期年损失EAL (Beetham2013）;右:不同改造策略下的EAL值和实现的NBS % (Ligabue et al。2015）

图1.12

根据预期年度损失(EAL)占建筑重置成本的百分比(Beetham)比较替代改造解决方案2013）

该方法还可以研究在私人、公共和保险部门协商参与的情况下，在个别建筑物层面或领土层面的建筑物资产层面实施混合干预的机会。例如，所选择的策略可以包括部分改造干预，部分由业主承担，作为自我保险方法的一部分，和/或部分由政府的直接财务激励支持，和/或与保险费回扣相结合，充分调整以确认由于改造干预，在生命安全以及资产/建筑/业务方面可实现的增强和可量化的保护水平(图)。1.13)．
图1.13

在设计级地震(500年的回归周期或50年超过10%的概率)下，根据可能的最大损失(PML)比较替代改造方案(Beetham2013）

1．5结束语

本章概述了在现有建筑物损伤前和损伤后的方法和管理方法以及“诊断”协议和程序方面国际层面的最新发展。

在这些最新发展的基础上，并结合这些发展，提出了一种基于简化分析力学方法(称为SLaMA(简单横向机制分析))的综合方法，用于评估和评估震前和震后建筑物的安全评估和损失评估。为了支持工程界以及各个利益相关者通过风险评估和降低的决策过程的各个步骤。

值得提醒的是，除了分享这些最新发展的技术内容的机会和价值之外，关键的目标仍然是激发技术社区内外(同样重要，如果不是更重要的话)的认识和讨论，并促进协同的政治行动，以便在国际层面上更积极和全面地实施地震风险降低计划。

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作者及隶属关系

  1. 1.结构与岩土工程系正教授罗马萨皮恩扎大学罗马意大利
  2. 2.土木与自然资源工程系兼职教授坎特伯雷大学克赖斯特彻奇新西兰

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