姚观平
广东工业大学土木与交通工程学院，广东 广州 510006
摘要：本文描述了基于性能的抗震设计的理念，从而引出地震易损性分析的重要性。介绍了易损性的概念，易损性是工程结构在不同强度地震作用下达到某个阈值的概率。论述了三种进行易损性分析的方法，分别是经验统计法、数值模拟法和混合法。最后描述了当前易损性分析的不足与期望。
关键词：易损性分析；基于性能；数值模拟
引言
地震是由于地球上的板块与板块之间相互挤压碰撞，造成板块内部产生破裂的现象。据统计，地球上每年约发生500多万次地震，大部分由于太小并不会被我们感知。我国位于环太平洋地震带与亚欧地震带之间，地震频度高，强度大、震源浅、分布广。且我国人口众多，密度大，一旦发生大型地震将产生严重的损失。2008年的汶川8.0级大地震，死亡人数69227人，失踪人数17927人，造成直接损失8451.4亿。震后房屋损坏等造成的间接损失更是不计其数。
1、基于性能的抗震设计
各国抗震规范中通常采用“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设计准则，这个准则不能明确的表示建筑的抗震性能，基于性能的抗震设计可明确建筑结构的目标性能，采取合适的结构体系、建筑材料和设计方法来进行结构设计。基于性能的抗震设计已成为研究的热点。太平洋地震工程研究所（PEER）提出了“基于性能的地震工程（PBEE）”分为四个模块，见图1-1.
从图中可看到地震易损性分析是基于性能抗震设计的主要部分，也是震害预测、结构性能评估、地震损失评估的重要组成成分。同时易损性分析在结构的抗震设计和震后维修有着重要的参考价值，因此对结构地震易损性分析是十分有必要的。
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2、地震易损性分析的概念与方法
目前工程实践与科学研究中对地震易损性最常用的是于晓辉（2008）提出的定义：工程结构在不同强度地震作用下达到某个阈值的概率。将性能用概率来表达。地震易损性分析方法按地震数据来源可分为经验统计法和数值模拟法。还有将两者结合的混合法。
2.1经验统计法：经验统计法是经验丰富的工程师或专家通过资料调查和自身的经验积累对地震易损性进行快速评估的一种方法。该方法不须建模，操作简单，方便快速，可在地震后对建筑结构进行快速评估。该方法也存在局限性，大部分地区缺少真实数据，可参考的震害资料较少；专家在进行判断时存在一定的主观性，结果没有一个明确的范围。因此经验分析法在震害资料丰富的地区才适用。
2.2数值模拟法：数值模拟方法是用电脑软件对房屋进行建模，再通过输入地震动，来模拟结构受到地震动时的反应数据，由此来得出易损性曲线。现在最常用的是增量动力分析法（IDA）及其推广云图-条带法等。IDA法的一般步骤为：①、选择一组合适的地震并进行调幅得到不同的地震动输入。②、建立结构模型并确定破坏参数（例如层间位移、层间位移角等）。③、使用调幅后的地震动输入对结果进行时程分析，并对破坏参数设置阈值，对分析结果进行统计，得到易损性曲线。数值模拟法虽然可以对结构进行时程分析来得到易损性，但结构的简化和计算过程复杂，对建模和计算机的要求较高。
2.3混合法：混合法结合了经验统计法与数值模拟法。用经验统计法的数据与数值模拟结合，可以降低经验统计法的主观性，也可以减少计算，弥补数值模拟法的缺点。混合法的一部分数据来源于调查统计，一部分来源于数值分析，再运用合理地方法比较两者之间地差异。混合法的局限性是数据的来源不同会增加易损性分析的不确定性。
3、现阶段存在的问题与期望：
3.1、一般我们都是用地震峰值加速度（PGA）作为地震动参数，地震动的实际参数还有很多，例如峰值速度（PGV）、最大增量速度（MIV）、还有断层距地影响等。面对众多的参数，我们应找出他们的相关性并需要考虑到相关性较小的因素的影响作用。
3.2、检测到的地震动数据并不一定在地震损害中心，需要经过一定近距离的传播，传播过程中会有一些不确定性，例如土壤对地震动的影响。在实际运用中需要考虑到这些因素从而来确定真实的地震动输入，使得地震动输入更加精确。
3.3、结构响应参数的不确定性，目前普遍运用的结构响应参数是最大层间位移角θ，和最大层间位移和最大层间力作为结构响应参数（李洋提出：当结构处于线弹性阶段时，采用基于力的损伤限制；当结构处于非线性时，采用基于位移的损伤限制。）
3.4、针对高层建筑的易损性研究较少，但高层在如今越来越热门。真实的抗震数据较少，高层建筑相对于普通建筑更加复杂，需要考虑到的不确定因素也较多。因此高层建筑的易损性曲线研究中是一个重点和热点。
3.5、结构在遭受实际震害时往往会有余震的发生，余震会给建筑结构的损坏带来影响，考虑余震的影响会与不考虑时的结果不同。考虑余震也更加符合真实情况。
参考文献：
[1]李洋，2020 基于结构健康检测的地震荷载识别与灾后评估研究. 浙江：浙江大学
[2]杨硕，2016 非住宅类RC框架结构地震易损性分析混合方法研究.哈尔滨：中国地震局工程力学研究所
[3]于晓辉，吕大刚，王光远，2008.土木工程结构地震易损性分析的研究进展。 大连：同济大学，中国建筑工业出版社
[4]尹之潜，1996.结构易损性与分类和未来地震灾害估计.中国地震，12（1）：49-55.
[5] CORNELL C A. Enginerring seimic analysis [J]. Bull Seism. Son Amer,1968(58):1583-1606.
[6] Zhen Liu, Zhe Zhang. Artificial neural network based method forseismic fragility analysis of steel frames[J]. KSCE Journal of CivilEngineering, 2018, 22(2):708-717.
[7]王丰，李宏男，基于简化IDA的结构地震损伤评估方法[J].工程力学, 2018, 35(12):194-202