陳洪富 孫柏濤 孫得璋

（中國地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱 150080）

地震經(jīng)濟(jì)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(xué)研究所，哈爾濱 150080）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)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(jīng)濟(jì)損失評估中非常關(guān)鍵的參數(shù)。本文在對損失比的概念及其國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜合分析的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)場抽樣與專家咨詢（Delphi法）相結(jié)合的方法，通過加權(quán)統(tǒng)計給出了不同結(jié)構(gòu)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(xiàn)取值進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明：在相同破壞等級下，裝修破壞損失比要高于主體結(jié)構(gòu)損失比，且在中等破壞及以上破壞等級下，前者要遠(yuǎn)大于后者。

地震災(zāi)害 經(jīng)濟(jì)損失評估 裝修損失 損失比

引言

改革開放以來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，城市公用設(shè)施及居民的建筑裝修費(fèi)用逐年上升，甚至有些建筑的裝修費(fèi)用超過了主體結(jié)構(gòu)造價。據(jù)中國社會調(diào)查事務(wù)所（SSIC）在北京、上海、廣州、武漢進(jìn)行的調(diào)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(fèi)用4萬元以上的居民住宅占到了45.75%。而歷次地震震害現(xiàn)象表明：在同等強(qiáng)度地震作用下建筑裝修震害要重于結(jié)構(gòu)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(wèi)浴設(shè)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(fèi)用。據(jù)汶川地震的實(shí)地調(diào)查，在地震中銀行商鋪等行業(yè)系統(tǒng)的建筑裝修損失占到總損失的 25%左右（馬高等，2009），整個災(zāi)區(qū)的房屋建筑裝修損失接近160億元，裝修損失已成為 “現(xiàn)代地震”經(jīng)濟(jì)損失中非常重要的組成部分?；诖耍惡楦唬?008）和孫柏濤等（2009）提出了城市建筑裝修破壞的地震經(jīng)濟(jì)損失評估方法，認(rèn)為對于經(jīng)濟(jì)財富和人口高度集中的大中城市，建筑物地震經(jīng)濟(jì)損失應(yīng)分為主體結(jié)構(gòu)、裝修、室內(nèi)財產(chǎn)3個部分分別進(jìn)行評估。假定裝修震害等級等同于主體結(jié)構(gòu)，裝修修復(fù)費(fèi)用的取值要高于主體結(jié)構(gòu)修復(fù)費(fèi)用，其技術(shù)流程如圖1所示。圖中，Bis表示i評估區(qū)s類建筑的總面積；表示i評估區(qū)s類建筑的中高檔裝修房屋的總面積；ηisj表示i評估區(qū)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(fā)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(fā)生j級破壞時的損失比；wsj表示s類建筑發(fā)生j級破壞時單位面積室內(nèi)財產(chǎn)損失值。

本文在綜合分析損失比的概念、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，基于 ATC-13的專家咨詢（Delphi法）與現(xiàn)場抽樣的方法，統(tǒng)計分析給出了不同結(jié)構(gòu)類型、使用功能的建筑裝修震害損失比的經(jīng)驗取值，并與其它文獻(xiàn)取值進(jìn)行了對比研究。

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

1 地震災(zāi)害損失評估模型

地震損失分析是根據(jù)一個地區(qū)的地震危險性和社會環(huán)境，預(yù)測該地區(qū)未來可能遭受的地震損失（震害預(yù)測），為制定減輕地震災(zāi)害措施提供依據(jù)；或依據(jù)一次已發(fā)生的地震現(xiàn)場或已知發(fā)生的地震有關(guān)參數(shù)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(jù)。近年來有學(xué)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(fā)生的可能。通過地震危險性分析或歷史地震統(tǒng)計給出地震烈度、反應(yīng)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(tǒng)、政府部門和人對地震的反應(yīng)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(shè)施重置價之比。

社會財富指國家、集體和個人因生產(chǎn)、生活和社會生活需要而建造的房屋、工程設(shè)施、設(shè)備和物資等折算的人民幣值。由于社會財產(chǎn)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(tài)函數(shù)。

式（1）是計算地震災(zāi)害損失的通用表達(dá)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(fā)地震；抗震能力由震害矩陣（易損性矩陣）來體現(xiàn)，由地震現(xiàn)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(jīng)驗統(tǒng)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(xiàn)場抽樣或者當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)或民政部門提供。

2 結(jié)構(gòu)破壞損失比研究現(xiàn)狀

損失比（Loss Ratio，LR）是指不同破壞等級的房屋或工程結(jié)構(gòu)修復(fù)所需費(fèi)用與重置費(fèi)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(biāo)準(zhǔn)，2005）。美國應(yīng)用技術(shù)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(jié)舊金山地震震害的基礎(chǔ)上，從地震保險角度給出了各種建筑物預(yù)期的平均損失率（Liu等，1993）。此后，陸續(xù)有大量學(xué)者基于實(shí)際震害數(shù)據(jù)并采用決策分析等方法，建立了不同結(jié)構(gòu)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(shè)計譜加速度之比）、修訂的麥卡利烈度（MMI）關(guān)系的地震動-破壞關(guān)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(fēng)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(jīng)濟(jì)損失。

我國對損失比的研究最早始于20世紀(jì)80年代，它是根據(jù)房屋建造預(yù)算估計并咨詢建設(shè)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(fù)的措施和花費(fèi)，與總造價相比后得到損失比。近30年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，房屋的建造形式也發(fā)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(nèi)空調(diào)、管道等設(shè)備也有所增加，其修復(fù)難度和費(fèi)用都有不同程度的提高，因此，損失比應(yīng)該適當(dāng)調(diào)整（李樹楨，1996；袁一凡，2002；尹之潛等，2004；中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，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(fù)的難易程度影響著損失的大小。國內(nèi)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(jīng)多次地震和反復(fù)實(shí)踐，直到1975年海城地震時，基本確定了5個等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)（李樹楨，1996）。為了評定裝修損失的大小，筆者在總結(jié)國內(nèi)外大量震害經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，本著“以承重構(gòu)件的破壞程度為主，并考慮修復(fù)難易和花費(fèi)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(shí)際震害表明：破壞等級劃分應(yīng)有所區(qū)別，裝修部分應(yīng)重于結(jié)構(gòu)部分；脆性結(jié)構(gòu)（砌體結(jié)構(gòu)）裝修破壞與結(jié)構(gòu)破壞狀態(tài)較好對應(yīng)；而柔性結(jié)構(gòu)（鋼混、鋼結(jié)構(gòu)等）則裝修破壞較重，有時即使結(jié)構(gòu)處于基本完好或輕微損壞狀態(tài)時，裝修也有一些掉落。

4 建筑裝修破壞損失比

4.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查與統(tǒng)計分析

Delphi法最初是在19世紀(jì)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(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，Corotis等進(jìn)行了有關(guān)ANSIA58標(biāo)準(zhǔn)活荷載的確定和美國東部當(dāng)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(shè)計調(diào)查問卷，并經(jīng)過反復(fù)修改和補(bǔ)充，形成調(diào)查問卷正式稿；然后，通過郵件或?qū)嵉卣{(diào)查的形式向國內(nèi)地震工程專家和裝飾裝修公司發(fā)放問卷，請他（她）們在不同破壞等級下，考察其修復(fù)的措施和花費(fèi)，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(jìn)行加權(quán)統(tǒng)計，并考慮房屋建造預(yù)算估計得到最后的結(jié)果。專家的經(jīng)驗水平和專業(yè)知識背景對損失比估計的影響是明顯的。因此，本文根據(jù)其職稱以及對該項內(nèi)容的經(jīng)驗水平確定權(quán)重系數(shù)（陳洪富，2008），權(quán)重系數(shù)越大，代表其對估計結(jié)果的作用越大。

本文最終收集到了 28位專家的回復(fù)答卷，答卷涵蓋了國內(nèi)外在地震工程領(lǐng)域比較權(quán)威的研究機(jī)構(gòu)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(quán)重系數(shù)，然后按照以下方法進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出最終結(jié)果。令yijk為專家i給出的在破壞等級j水平下?lián)p失比k的估計值；ωijk為相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，它的取值依賴于專家的經(jīng)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(yīng)的協(xié)方差 Skj2和變化系數(shù)Vkj按公式（2）—（4）求得：

對應(yīng)于不同結(jié)構(gòu)類型房屋在各個破壞等級下都重復(fù)上述計算，除對損失比做統(tǒng)計計算外，對均值、經(jīng)驗水平的標(biāo)準(zhǔn)偏差也要進(jìn)行計算。在表1和表2中，第一欄為變量；第二欄為專家數(shù)。對應(yīng)于第一欄中的每一變量，均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、最大和最小值、均值的方差和變化系數(shù)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(biāo)度上他們的平均經(jīng)驗水平是7.545，報上來的經(jīng)驗水平的最大和最小值分別為9和6，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差、方差和變化系數(shù)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(biāo)數(shù)字1、2、3、4、5分別表示基本完好、輕微破壞、中等破壞、嚴(yán)重破壞和毀壞，其中經(jīng)驗水平較低專家的答案，對計算的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的貢獻(xiàn)是微不足道的；而對于那些游離于一個標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍之外的答案，被認(rèn)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(tǒng)計匯總（%）Table 1 Statistical results of decoration loss ratio of multi-story masonry building (%) from questionnaire

續(xù)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(tǒng)計匯總（%）Table 2 Statistical results of decoration loss ratio of multi-story reinforced concrete (RC) building (%) from questionnaire

續(xù)表

圖2 多層砌體房屋損失比問卷答案均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍（區(qū)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(biāo)準(zhǔn)偏差范圍（區(qū)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(jīng)濟(jì)損失評估中一個十分重要的環(huán)節(jié)，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(jié)的方法，表 3和表4給出了不同結(jié)構(gòu)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(shù)值，高檔裝修取中值以上數(shù)值。

表3 不同結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)，2005）進(jìn)行了對比，如圖4和圖5所示。結(jié)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(jié)構(gòu)的損失比，符合實(shí)際的震害現(xiàn)象。根據(jù)近些年來災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建的經(jīng)驗，許多房屋的裝修裝飾構(gòu)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(yuǎn)大于主體結(jié)構(gòu)的損失比。

圖4 多層鋼筋混凝土房屋的裝修損失比對比（區(qū)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(qū)間上限）Fig. 5 Comparison of decoration loss ratio of multi-story RC building (upper bound)

5 結(jié)語

本文在綜合分析損失比（Loss Ratio，LR）的概念和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，通過汶川8.0級地震現(xiàn)場調(diào)研與專家調(diào)查（Delphi法），并考慮修復(fù)難易程度和修復(fù)費(fèi)用，經(jīng)過加權(quán)統(tǒng)計給出了不同結(jié)構(gòu)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(guān)文獻(xiàn)取值進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，在同等破壞等級下裝修損失比要高于主體結(jié)構(gòu)損失比，這在實(shí)際震害中已經(jīng)得到充分驗證。同時，這也充分證明：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑裝修等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（Non-structural Element）損失占地震總經(jīng)濟(jì)損失的比重越來越大，在地震風(fēng)險與危害性分析時需分別研究主體結(jié)構(gòu)、裝修、室內(nèi)設(shè)備等的地震易損性，重視其經(jīng)濟(jì)損失估計；還應(yīng)從性態(tài)設(shè)計角度采取有效的構(gòu)造措施和設(shè)計方法，以避免建筑裝修等非結(jié)構(gòu)構(gòu)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(jié)構(gòu)與裝修破壞等級相同的基本假設(shè)下給出的，出發(fā)點(diǎn)是減少地震現(xiàn)場損失評估中調(diào)查裝修破壞比的工作量，但實(shí)際震害是裝修破壞重于主體結(jié)構(gòu)，因此，研究一種主體結(jié)構(gòu)與裝修完全分開來評估地震損失的方法是本文有待進(jìn)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(xué)研究所.

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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(jīng)濟(jì)損失評估之裝修破壞損失比厘定研究. 震災(zāi)防御技術(shù)，5（2）：248—256.

國家973計劃課題（2007CB714205）；國家自然科學(xué)基金項目(50938006)；地震行業(yè)科研專項（200708041）；國家科技基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)抗震和災(zāi)害損失評估研究。E-mail: chen-hongfu@163.com