地震經濟損失評估之裝修破壞損失比厘定研究1

陳洪富 孫柏濤 孫得璋

（中國地震局工程力學研究所，哈爾濱 150080）

地震經濟損失評估之裝修破壞損失比厘定研究1

陳洪富 孫柏濤 孫得璋

（中國地震局工程力學研究所，哈爾濱 150080）

隨著經濟的發展，建筑裝修損失占地震總損失的比重越來越大，對于大中城市裝修損失的評估越來越引起人們的重視，而損失比是地震經濟損失評估中非常關鍵的參數。本文在對損失比的概念及其國內外研究現狀綜合分析的基礎上，采用現場抽樣與專家咨詢（Delphi法）相結合的方法，通過加權統計給出了不同結構類型、不同使用功能的建筑裝修震害損失比取值范圍。最后，將本文給出的取值范圍與其它文獻取值進行了對比分析，結果表明：在相同破壞等級下，裝修破壞損失比要高于主體結構損失比，且在中等破壞及以上破壞等級下，前者要遠大于后者。

地震災害 經濟損失評估 裝修損失 損失比

引言

改革開放以來，隨著經濟的發展和人民生活水平的提高，城市公用設施及居民的建筑裝修費用逐年上升，甚至有些建筑的裝修費用超過了主體結構造價。據中國社會調查事務所（SSIC）在北京、上海、廣州、武漢進行的調查顯示，平均有80.5%的居民住宅采用了中檔以上裝修；57.25%的居民住宅采用了中高檔及高檔裝修；裝修費用4萬元以上的居民住宅占到了45.75%。而歷次地震震害現象表明：在同等強度地震作用下建筑裝修震害要重于結構部分。建筑裝修損失主要包括裝飾面磚、天花板、高檔壁紙、玻璃門、燈飾、衛浴設施等的破壞，以及部分填充墻體破壞而造成的墻體重裝修費用。據汶川地震的實地調查，在地震中銀行商鋪等行業系統的建筑裝修損失占到總損失的 25%左右（馬高等，2009），整個災區的房屋建筑裝修損失接近160億元，裝修損失已成為 “現代地震”經濟損失中非常重要的組成部分?；诖?，陳洪富（2008）和孫柏濤等（2009）提出了城市建筑裝修破壞的地震經濟損失評估方法，認為對于經濟財富和人口高度集中的大中城市，建筑物地震經濟損失應分為主體結構、裝修、室內財產3個部分分別進行評估。假定裝修震害等級等同于主體結構，裝修修復費用的取值要高于主體結構修復費用，其技術流程如圖1所示。圖中，Bis表示i評估區s類建筑的總面積；表示i評估區s類建筑的中高檔裝修房屋的總面積；ηisj表示i評估區s類建筑j級破壞的破壞比；bs表示s類建筑的重置單價；εbj表示s類建筑發生j級破壞時的損失比；ds表示s類建筑的中高檔裝修的重置單價；εdj表示s類建筑裝修發生j級破壞時的損失比；wsj表示s類建筑發生j級破壞時單位面積室內財產損失值。

本文在綜合分析損失比的概念、國內外研究現狀的基礎上，基于 ATC-13的專家咨詢（Delphi法）與現場抽樣的方法，統計分析給出了不同結構類型、使用功能的建筑裝修震害損失比的經驗取值，并與其它文獻取值進行了對比研究。

圖1 城市房屋建筑地震經濟損失評估流程圖Fig. 1 Flow chart of building damage loss assessment in urban area

1 地震災害損失評估模型

地震損失分析是根據一個地區的地震危險性和社會環境，預測該地區未來可能遭受的地震損失（震害預測），為制定減輕地震災害措施提供依據；或依據一次已發生的地震現場或已知發生的地震有關參數來評估這次地震的損失（震害損失評估），為緊急救援提供依據。近年來有學者（李樹楨，1996）將地震損失表示為4個量：地震危險性、抗震能力、損失比、社會財富，如下式所示：地震損失＝地震危險性*抗震能力*損失比*社會財富 （1）

地震危險性表示地震發生的可能。通過地震危險性分析或歷史地震統計給出地震烈度、反應譜或加速度時程，可以是確定性的，也可以是概率的。

抗震能力也稱易損性。這里包括工程的抗震能力，也包括社會系統、政府部門和人對地震的反應能力、承受能力等。一般用震害矩陣或破壞概率矩陣表示。

損失比為給定破壞等級下的損失與工程設施重置價之比。

社會財富指國家、集體和個人因生產、生活和社會生活需要而建造的房屋、工程設施、設備和物資等折算的人民幣值。由于社會財產隨時間的推移不斷增長，所以社會財富是隨時間變化的動態函數。

式（1）是計算地震災害損失的通用表達式，同樣適用于房屋裝修損失評估。需要指出的是，在評估地震損失時，地震危險性是已發地震；抗震能力由震害矩陣（易損性矩陣）來體現，由地震現場抽樣獲得，是地震損失評估最重要和繁瑣的工作之一；損失比是各評估對象在不同破壞等級下的損失比，由經驗統計分析獲得；社會財富主要是指各評估對象的總價值，主要依靠現場抽樣或者當地建設或民政部門提供。

2 結構破壞損失比研究現狀

損失比（Loss Ratio，LR）是指不同破壞等級的房屋或工程結構修復所需費用與重置費用的比值，用0—100%之間的百分率表示其大小，隨破壞等級不同而變化（中華人民共和國國家標準，2005）。美國應用技術委員會（1991）將損失比或稱損失率（Damage Factor，DF）定義為地震美元損失與重置價值的比值。Freeman等在全面總結舊金山地震震害的基礎上，從地震保險角度給出了各種建筑物預期的平均損失率（Liu等，1993）。此后，陸續有大量學者基于實際震害數據并采用決策分析等方法，建立了不同結構表示平均損失率（MDF）與工程烈度（EI）、譜加速度、頻譜比（譜加速度與設計譜加速度之比）、修訂的麥卡利烈度（MMI）關系的地震動-破壞關系曲線（Liu等，1993）。Whitman在研究1971年圣菲爾南多地震中高層建筑破壞時首次提出了綜合描述修訂的麥卡利烈度（MMI）、破壞率（Damage Ratio，DR）和平均損失率（MDF）的破壞概率矩陣（DPM）（Liu等，1993）。美國地震風險分析軟件HAZUS 97（FEMA, 1997）、HAZUS 99（FEMA, 1999）和HAZUS-MH 2003也均采用損失率來估計地震經濟損失。

我國對損失比的研究最早始于20世紀80年代，它是根據房屋建造預算估計并咨詢建設部門后確定的。比如，先列舉典型的中等破壞形式，然后考察修復的措施和花費，與總造價相比后得到損失比。近30年來，隨著經濟的快速發展，房屋的建造形式也發生了很大的變化，其中裝修占總造價比重越來越大，同時，住宅、廠房內空調、管道等設備也有所增加，其修復難度和費用都有不同程度的提高，因此，損失比應該適當調整（李樹楨，1996；袁一凡，2002；尹之潛等，2004；中華人民共和國國家標準，2005）。

3 房屋裝修破壞等級劃分

地震時房屋的破壞程度不同，其損失也不同，修復的難易程度影響著損失的大小。國內采用劃分破壞等級的方法來評定房屋震害，最早始于1964年烏魯木齊地震，此后，歷經多次地震和反復實踐，直到1975年海城地震時，基本確定了5個等級的劃分標準（李樹楨，1996）。為了評定裝修損失的大小，筆者在總結國內外大量震害經驗的基礎上，本著“以承重構件的破壞程度為主，并考慮修復難易和花費大小”的原則，定義了房屋裝修的破壞等級（陳洪富，2008），以方便評估工作的使用。實際震害表明：破壞等級劃分應有所區別，裝修部分應重于結構部分；脆性結構（砌體結構）裝修破壞與結構破壞狀態較好對應；而柔性結構（鋼混、鋼結構等）則裝修破壞較重，有時即使結構處于基本完好或輕微損壞狀態時，裝修也有一些掉落。

4 建筑裝修破壞損失比

4.1 基礎數據調查與統計分析

Delphi法最初是在19世紀50年代早期由蘭德公司為空軍提出的，60年代中期以來在土木工程領域得到了廣泛應用，Corotis等進行了有關ANSIA58標準活荷載的確定和美國東部當前地震活動性評估，Kustu等也采用類似方法建立了57種建筑的破壞概率矩陣（ATC，1991）。

為了給出房屋裝修破壞損失比的合理范圍，本文仿照Delphi的征求專家意見的方式。在項目開始階段，由專家小組設計調查問卷，并經過反復修改和補充，形成調查問卷正式稿；然后，通過郵件或實地調查的形式向國內地震工程專家和裝飾裝修公司發放問卷，請他（她）們在不同破壞等級下，考察其修復的措施和花費，總造價相比給出不同破壞等級下房屋裝修破壞的損失比估計；最后進行加權統計，并考慮房屋建造預算估計得到最后的結果。專家的經驗水平和專業知識背景對損失比估計的影響是明顯的。因此，本文根據其職稱以及對該項內容的經驗水平確定權重系數（陳洪富，2008），權重系數越大，代表其對估計結果的作用越大。

本文最終收集到了 28位專家的回復答卷，答卷涵蓋了國內外在地震工程領域比較權威的研究機構和高校專家，其中，正高級及以上職稱者占82%，中級以下職稱者占18%。選取其中有代表性的答卷分別賦予一定的權重系數，然后按照以下方法進行統計分析，得出最終結果。令yijk為專家i給出的在破壞等級j水平下損失比k的估計值；ωijk為相應的權重系數，它的取值依賴于專家的經驗水平和專長。破壞等級為j時損失比偏低、中等、偏高（k=1, 2, 3）估計的平均值為，相應的協方差 Skj2和變化系數Vkj按公式（2）—（4）求得：

對應于不同結構類型房屋在各個破壞等級下都重復上述計算，除對損失比做統計計算外，對均值、經驗水平的標準偏差也要進行計算。在表1和表2中，第一欄為變量；第二欄為專家數。對應于第一欄中的每一變量，均值、標準偏差、最大和最小值、均值的方差和變化系數等，都以百分比給出。例如，有12位專家在基本完好中對多層砌體房屋作了回答，在從0到10的標度上他們的平均經驗水平是7.545，報上來的經驗水平的最大和最小值分別為9和6，相應的標準偏差、方差和變化系數分別是1.368、1.871%和0.181%。將所有專家的答案繪制成圖（見圖2、圖3），圖中橫坐標數字1、2、3、4、5分別表示基本完好、輕微破壞、中等破壞、嚴重破壞和毀壞，其中經驗水平較低專家的答案，對計算的平均值和標準偏差的貢獻是微不足道的；而對于那些游離于一個標準偏差范圍之外的答案，被認為是離譜的。

表1 對于多層砌體房屋的裝修損失比問卷答案的統計匯總（%）Table 1 Statistical results of decoration loss ratio of multi-story masonry building (%) from questionnaire

續表

表2 對于多層鋼筋混凝土房屋的裝修損失比問卷答案的統計匯總（%）Table 2 Statistical results of decoration loss ratio of multi-story reinforced concrete (RC) building (%) from questionnaire

續表

圖2 多層砌體房屋損失比問卷答案均值與標準偏差范圍（區間下限）Fig. 2 Mean value and standard deviation of decoration loss ratio of multi-story masonry building (lower bound)

圖3 多層砌體房屋損失比問卷答案均值與標準偏差范圍（區間上限）Fig. 3 Mean value and standard deviation of decoration loss ratio of multi-story masonry building (upper bound)

4.2 裝修損失比取值及對比分析

損失比的取值是地震經濟損失評估中一個十分重要的環節，尤其是大震時，破壞范圍大，建筑面積大，損失比取值有小的變化就會引起總損失有較大的變化。利用上節的方法，表 3和表4給出了不同結構類型和用途的房屋在不同破壞等級下裝修破壞的損失比。裝修破壞損失比一般取中值，中檔裝修取中值以下數值，高檔裝修取中值以上數值。

表3 不同結構類型房屋的裝修破壞損失比（%）Table 3 Loss ratio of building decoration of different structure type（%）

表4 不同使用功能房屋的裝修破壞損失比（%）Table 4 Loss ratio of building decoration of different usages（%）

將本文給出的房屋裝修破壞損失比，與其它文獻建議的房屋破壞損失比（李樹楨，1996；尹之潛，2004；中華人民共和國國家標準，2005）進行了對比，如圖4和圖5所示。結果表明，房屋裝修破壞損失比在不同破壞等級下，都要大于主體結構的損失比，符合實際的震害現象。根據近些年來災區恢復重建的經驗，許多房屋的裝修裝飾構件在中等破壞時，已傾向于拆除重建，建筑材料的可再利用率很低。因此，本文的裝修破壞損失比在中等破壞以上時，要遠大于主體結構的損失比。

圖4 多層鋼筋混凝土房屋的裝修損失比對比（區間下限）Fig. 4 Comparison of decoration loss ratio of multistory RC building (lower bound)

圖5 多層鋼筋混凝土房屋的裝修損失比對比（區間上限）Fig. 5 Comparison of decoration loss ratio of multi-story RC building (upper bound)

5 結語

本文在綜合分析損失比（Loss Ratio，LR）的概念和國內外研究現狀的基礎上，通過汶川8.0級地震現場調研與專家調查（Delphi法），并考慮修復難易程度和修復費用，經過加權統計給出了不同結構類型（砌體和鋼混）、不同使用功能（住宅、辦公、商用、公共）建筑的裝修損失比，同時與有關文獻取值進行了比較。結果表明，在同等破壞等級下裝修損失比要高于主體結構損失比，這在實際震害中已經得到充分驗證。同時，這也充分證明：隨著經濟的發展，建筑裝修等非結構構件（Non-structural Element）損失占地震總經濟損失的比重越來越大，在地震風險與危害性分析時需分別研究主體結構、裝修、室內設備等的地震易損性，重視其經濟損失估計；還應從性態設計角度采取有效的構造措施和設計方法，以避免建筑裝修等非結構構件的地震損失。

需要說明的是：本文給出的建筑裝修損失比取值，是基于主體結構與裝修破壞等級相同的基本假設下給出的，出發點是減少地震現場損失評估中調查裝修破壞比的工作量，但實際震害是裝修破壞重于主體結構，因此，研究一種主體結構與裝修完全分開來評估地震損失的方法是本文有待進行的工作。

陳洪富，2008. 城市房屋建筑裝修震害損失評估方法研究. 中國地震局工程力學研究所.

李樹楨，1996. 地震災害評估. 北京：地震出版社.

馬高，李惠，毛晨曦等，2009. 汶川地震中廣元部分行業經濟損失調查與評估. 地震工程與工程振動，29（3）：180—186.

孫柏濤，陳洪富，2009. 計及城市房屋建筑裝修破壞的地震經濟損失評估方法研究. 地震工程與工程振動，29（5）：65—70.

尹之潛，楊淑文，2004. 地震損失分析與設防標準. 北京：地震出版社.

袁一凡，2002. 自然災害損失評估調查報告. 中國地震局工程力學研究所.

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Liu Ben-Chieh，Chang-tseh Hsieh等著，國家地震局震害防御司譯，1993. 美國新馬德里地區地震災害損失預

測研究. 北京：地震出版社.

Federal Emergency Management Agency (FEMA), 1997. Earthquake Loss Estimation Methodology Technical Manual-HAZUS 97. National Institute of Building Sciences, Washington. D.C.

Federal Emergency Management Agency (FEMA), 1999. Earthquake Loss Estimation Methodology Technical Manual-HAZUS 99. National Institute of Building Sciences, Washington D.C.

Determination of Building Decoration Loss Ratio to Earthquake Loss Assessment

Chen Hongfu, Sun Baitao and Sun Dezhang

(Institute of Engineering Mechanics, China Earthquake Administration, Heilongjiang Harbin 150080, China)

With the economic development, the proportion of building decoration loss to total loss is increased significantly. Therefore, the loss assessment of building decoration is given more and more attention for large cities. Loss Ratio (LR) is a very critical parameter in earthquake damage loss assessment. In this paper, loss ratios for different structure types and uses are given by the survey on the basis of analyzing definition and correlated studies both at home and abroad. The survey was performed through sampling randomly on site and expert questionnaire (Delphi method), and the data was analyzed by the weighted statistics. Finally, comparison loss ratios presented in this paper with others shows that decoration loss ratio is higher than that of the main structure under the same damage grade. Moreover, decoration loss is much higher than earthquake loss when damage grade is above moderate.

Earthquake disaster; Economic loss assessment; Decoration loss; Loss ratio

陳洪富，孫柏濤，孫得璋，2010. 地震經濟損失評估之裝修破壞損失比厘定研究. 震災防御技術，5（2）：248—256.

國家973計劃課題（2007CB714205）；國家自然科學基金項目(50938006)；地震行業科研專項（200708041）；國家科技基礎條件平臺工作項目（2004DEA70940）

2010-03-02

陳洪富，男，生于1983年。博士生。主要從事結構抗震和災害損失評估研究。E-mail: chen-hongfu@163.com