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        村鎮(zhèn)建筑基于性態(tài)抗震設(shè)防的地震保險費率厘定*

        2015-07-05 10:13:36馬玉宏趙桂峰陳小飛謝禮立
        地震研究 2015年3期
        關(guān)鍵詞:性態(tài)保險費率易損性

        馬玉宏,趙桂峰,陳小飛,譚 平,謝禮立,3

        (1.廣州大學工程抗震研究中心廣東省地震工程與應用技術(shù)重點實驗室,廣東廣州510405;2.廣州大學土木工程學院,廣東廣州510006;3.中國地震局工程力學研究所,黑龍江哈爾濱150080)

        0 引言

        我國目前震后災區(qū)的恢復重建工作主要靠政府資助、援建以及社會捐贈,由于國家財力和社會捐贈有限,很難有效彌補地震災害所造成的實際損失。地震保險是補償?shù)卣鸾?jīng)濟損失、實現(xiàn)人員互助、提高救災能力、減輕政府負擔的有效手段,對地震后恢復重建、社會安定具有重要意義,而我國目前國土面積仍以村鎮(zhèn)地區(qū)為主,因此村鎮(zhèn)建筑在將來地震作用下的地震災害損失不容忽視,其相應的地震保險機制及保險費率的研究十分必要。

        國際上,日本、美國、墨西哥、新西蘭和澳大利亞等國家都開展了地震保險業(yè)務,尤其是日本起步較早,并且隨著經(jīng)歷地震的增多,其法律法規(guī)逐步完善,商業(yè)運營方面逐步成熟。我國從新中國成立以來,由將地震等巨災責任在內(nèi)的一攬子責任財產(chǎn)保險的承保辦法到1996年中國人民銀行將“地震所造成的一切損失”列入責任免除條款,地震保險業(yè)務經(jīng)歷了“從重視到不考慮再到日益重視”的幾個階段(馬玉宏,趙桂峰,2008)。2013年十八屆中央委員會第三次全體會議《中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定》中更提出要“完善保險經(jīng)濟補償機制,建立巨災保險制度”,標志我國地震保險制度得到了更高的重視。在厘定地震保險費率方面,美國、德國等國家采用建立地震模型并編制相應的大型分析軟件的方法,例如美國研發(fā)了地震損失估計軟件 HAZUS、IRAS(Tantala et al.,2008)、德國研發(fā)了 MRHazard軟件等(Smolka,2006),而我國在這方面做的還不是十分完善。雖然很多研究者在這方面進行了探索(陳英方,陳長林,1996;劉如山等,2006;陶正如,陶夏新,2004;鄔親敏等,2004;和飛,2003;薛育,楊新華,1995;巫孟還,鄒其嘉,1992;陳保華,葉民權(quán),1998;孫振凱,2012),但還沒有形成一個官方的大型通用評估軟件。

        目前我國對村鎮(zhèn)建筑與城市規(guī)定了相同的抗震設(shè)防標準,這種做法會導致未考慮村鎮(zhèn)與城市中結(jié)構(gòu)類型及經(jīng)濟發(fā)展水平的差異、未考慮地震危險性的差異、村鎮(zhèn)抗震設(shè)防難以實現(xiàn)等一系列的問題(陳小飛,馬玉宏,2012),為此,作者提出了將村鎮(zhèn)地區(qū)建筑分為農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、縣城3個層次來規(guī)定其不同的抗震設(shè)防標準,對不同層次村鎮(zhèn)建筑規(guī)定其使用功能分類方法,給出相應的抗震性態(tài)目標及設(shè)計類別(陳小飛,馬玉宏,2012),進而開展了基于性態(tài)標準的不同層次村鎮(zhèn)建筑的地震易損性分析,得出了相應的地震易損性曲線(趙桂峰等,2014),可為村鎮(zhèn)建筑的抗震設(shè)計提供依據(jù)。本文在基于性態(tài)標準的不同層次村鎮(zhèn)建筑地震易損性分析的基礎(chǔ)上,估計村鎮(zhèn)建筑在將來地震作用下可能產(chǎn)生的地震經(jīng)濟損失,進而分析不同層次村鎮(zhèn)建筑的地震保險費率,為村鎮(zhèn)房屋抗震救災措施的制定提供科學依據(jù)。

        1 村鎮(zhèn)建筑基于性態(tài)標準的震害矩陣

        筆者曾以目前在我國村鎮(zhèn)建筑中廣泛采用的砌體結(jié)構(gòu)為研究對象,選取了不同性態(tài)標準(不同層數(shù)、不同構(gòu)造措施、不同磚砌體強度)的典型砌體結(jié)構(gòu)(表1),基于地震動峰值加速度進行了詳細的地震易損性分析比較研究,并給出了以地震烈度為變量的震害矩陣的生成方法(趙桂峰等,2014)。依據(jù)易損性曲線,計算得到典型平房、二層及三層砌體結(jié)構(gòu)模型的震害矩陣示例(表2~4)。

        表1 不同性態(tài)標準的村鎮(zhèn)建筑模型及編號Tab.1 The calculation model and the corresponding number of rural buildings with different performance level

        表2 平房結(jié)構(gòu)不同性態(tài)標準的典型震害矩陣Tab.2 The typical damage matrix of one-story masonry building with different performance level

        表3 二層砌體不同性態(tài)標準的典型震害矩陣Tab.3 The typical damage matrix of two-stories masory building with different performance level

        表4 三層砌體不同性態(tài)標準的典型震害矩陣Tab.4 The typical damage matrix of three-stories masory building with different performance level

        2 地震烈度危險性曲線及年超越概率

        烈度的概率分布符合極大值的極值III型,利用形狀參數(shù)k來表征不同地區(qū)地震危險性差異,并利用地震烈度區(qū)劃圖中給出的50年超越概率10%對應的基本烈度I0,可以推導出任意烈度的危險性曲線表達式如下(馬玉宏,趙桂峰,2008):

        由烈度危險性曲線公式可計算烈度的年超越概率及年發(fā)生概率,分別如式(2)、式(3)所示

        式中,TL是結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期。

        3 基于不同性態(tài)標準的村鎮(zhèn)建筑地震保險費率

        在將來可能遭遇的地震作用下,村鎮(zhèn)建筑的地震年平均損失率期望值為(馬玉宏,趙桂峰,2008)

        式中,RL(Ii)為相應的平均損失率期望值。

        考慮各種地震風險的可能,村鎮(zhèn)建筑自身破壞的年地震保險費率期望值為(馬玉宏,趙桂峰,2008)

        室內(nèi)財產(chǎn)的年地震保險費率期望值為

        其中,P(DjI=Ii)是指村鎮(zhèn)建筑在地震烈度Ii作用下發(fā)生第Dj級破壞的概率,即本文第1節(jié)所得震害矩陣;l1(Dj)、l2(Dj)分別為村鎮(zhèn)建筑發(fā)生各級破壞時建筑自身的直接經(jīng)濟損失比和室內(nèi)財產(chǎn)損失比,參考已有文獻,綜合考慮我國不同村鎮(zhèn)地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平和實際情況,建議平房及多層磚房的參數(shù)取值見表5;Dj代表完好、輕微破壞、中等破壞、嚴重破壞和倒塌5種震害等級。

        對表1所述的不同性態(tài)水準的結(jié)構(gòu)模型分別計算其相應的地震保險費率,平房、二層砌體房屋及三層砌體房屋在不同危險性特征區(qū)內(nèi)的地震保險費率(含房屋自身及室內(nèi)資產(chǎn)的損失)計算結(jié)果分別見圖1~3。

        從前文所述及圖1~3可知:

        (1)無論對于平房模型,還是二層、三層分析模型,在采取的抗震構(gòu)造措施相同時,從地震危險性特征I區(qū)到III區(qū),在將來投保時所需的地

        震保險費率基本呈逐漸增大的趨勢,尤其是III區(qū)的地震保險費率要明顯高于其它兩個區(qū)。得出此結(jié)果的原因是在其它條件相同的情況下,高烈度的危險性I區(qū)在50年內(nèi)發(fā)生地震的年平均概率低,而低烈度的危險性III區(qū)在50年內(nèi)發(fā)生地震的年平均概率高。

        表5 村鎮(zhèn)建筑各級破壞對應的自身破壞和室內(nèi)財產(chǎn)損失比(%)Tab.5 Loss rates of rural buildings corresponding to the five damage state and indoor property(%)

        (2)在同一個地震危險性特征區(qū)內(nèi),無構(gòu)造措施或砂漿強度等級低的房屋所需要付出的地震保險費率也較高,反之構(gòu)造措施完善、砂漿強度等級高的房屋,其地震保險費率就越低。其原因是無構(gòu)造措施情況下結(jié)構(gòu)的易損性增高,因此在將來可能的地震下產(chǎn)生的損失也增大,因此保險費率就越高。

        (3)結(jié)構(gòu)模型和所處地震危險性特征區(qū)相同,農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和縣城這3個層次和地區(qū)的地震保險費率也不同。當構(gòu)造措施相同時,農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、縣城房屋的保險費率依次增加。其原因是不同地區(qū)房屋及室內(nèi)的損失比不同且設(shè)防標準不同,縣城地區(qū)發(fā)生同樣破壞時損失比最大。

        (4)世界各國地震保險費率的大致取值范圍為0.1‰~9‰,本文計算所得的地震保險費率大致均在此范圍內(nèi),最大值為1.49‰,總體來說偏小。說明按照本文基于性態(tài)設(shè)防標準設(shè)計建造的不同層次的村鎮(zhèn)房屋在將來可能產(chǎn)生的損失較小,需要繳納的地震保險費也較小,也從另一個角度證明了將村鎮(zhèn)建筑分為農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、縣城3個層次來設(shè)計建造房屋是合理的。

        4 結(jié)論

        本文針對村鎮(zhèn)建筑,在考慮不同地區(qū)地震危險性特征差異,同時分層次制定基于性態(tài)抗震設(shè)防標準的基礎(chǔ)上,基于不同層次、不同設(shè)防標準的村鎮(zhèn)建筑地震易損性分析結(jié)果,運用地震災害風險分析及地震保險的相關(guān)理論知識,計算得到不同層次、不同設(shè)防標準的村鎮(zhèn)建筑的地震保險費率,通過典型村鎮(zhèn)建筑地震費率的比對分析,得出如下結(jié)論:

        (1)對相同結(jié)構(gòu)類型、相同構(gòu)造措施的村鎮(zhèn)建筑,當其在不同危險性特征區(qū)內(nèi)時,所計算得到的地震保險費率差別較大,說明在計算保險費率時考慮不同地區(qū)的地震危險性的差異是十分必要的,若采用統(tǒng)一的地震保險費率會高估或低估村鎮(zhèn)結(jié)構(gòu)保險費率的真實值。

        (2)構(gòu)造措施完善、砂漿強度等級高的村鎮(zhèn)房屋,地震保險費率較低。說明抗震措施完善的房屋將來在地震中可能遇到的地震風險越小,可能遭受的地震損失也越小,因此保險費率就會降低。

        (3)當村鎮(zhèn)建筑位于不同層次的農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)或縣城地區(qū)時,其地震保險費率將發(fā)生改變。說明設(shè)防目標不同,其在地震中可能遭受的地震破壞和損失也不同,保險費率必將有較大差異。

        綜上所述,考慮不同地區(qū)的地震危險性特征,并將村鎮(zhèn)地區(qū)分3個層次來研究地震保險費率是合理的,也從地震風險分析的角度間接證明了將村鎮(zhèn)地區(qū)分3個層次來設(shè)計建造是十分必要和合理的。

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