KIYONO：石结构的地震易损性评估

    第二届亚洲巨灾风险保险国际会议于2009年12月8日、9日在北京召开。本次会议汇聚国内外风险研究领域著名学者、保险和再保险公司人员、相关政府部门官员等，针对亚洲巨灾风险、风险模型化、巨灾保险、中国自然灾害风险等主题，开展专题报告和讨论，提出风险解决方案。搜狐理财独家直播了此次会议。

Junji KIYONO 京都大学

　　KIYONO:我是来自京都大学的KIYONO，我很抱歉在开会期间出现PPT的问题，我自己也要掌握好这个风险管理。我今天给大家讲的就是石结构的地震易损性评估。

　　大家知道在2003年的时候，在伊朗发生了一个比较大的地震。那么在这个地震过程当中，有2万人死亡，有1.5万人伤亡。同样更糟糕的是三分之一的居民因为所居住房屋的结构性问题而死亡。我今天发言的主要内容就是清楚给大家介绍一下，究竟是什么样的方法可以帮助我们加固这样一些石结构的房屋，能够更好地去防止人员的伤亡？

　　大家都知道，保险的基础是风险的评估，而风险评估有很多因素，这里面很多因素就是前面YOSHIKAWA教授已经给我们解释过了，下面我把我的注意力放在风险管理上。这是一个城堡，在地震之后这个城堡就完全崩塌了。我们看一下视频模拟。这个城堡是世界遗产，在地震之后，就造成了巨大的伤害、损害。通常这样一些建筑倒塌的分析，我们一般用FEM的方法，FEM的这种方法，主要是去研究这种连续性。但是如果对那些只是能够在出现了这个问题，和出现之前这样一个研究。但是在他出现问题之后，他就很难去追踪问题的情况。所以在我们的研究当中，我们也使用了DEM的方法，这个方法主要是去研究那些不连续性。虽然DEM可能会存在一些准确性缺乏的问题，但是我们可以追踪。DEM其实虽然存在一些不确定性，但是它可以帮助我们确定一些它在倒塌之后所需要追踪的一些信息。

　　这里是移动的等式，这个非常简单，我们可以看到这是移动等式。那么这个移动等式，我们是将这些移动逐渐积累起来，然后将它的速度等等计算在内，还有时间。这样的话我们就可以追踪，它一步一步的移动情况。那么在DEM方法当中，我们需要对它的接触进行判断。如果有两个元素，这两个元素他们互相之间接触，就像我们这里所示。他们之间的互动相互作用的力量就会产生一定的力。

　　为了使我们这个判断更简单一些，比如说在这个旁边我们可以看到这个图片上，这个接触的方式有很多种，比如说有可能是边缘对边缘的接触等等。这是我们的建模的战略策略。这里我们首先对这个墙进行一个建模。那么在这个建模当中，我们会把这些砌墙的砖成为一个单元，还有水泥我们称为连接。所以我们是用一些硬块来作为单元单元的这么一个详细。同时对于连接处来讲，它们的厚度是零，我们用一些虚线或者弹性线作为一个模拟。同时也包括砖和水泥浆的弹性。

　　我们可以从这里看到它倒塌这么一个建模，有几种。有的是由于在连接处产生了裂缝。有的是上下向不同方向移动出现的剪切力的破坏。所以在这个过程当中，我们可以非常明确地看出，他们移动的趋势是剪切的力量？还是他们相互之间出现裂缝的张力？这里我们再来看一下两个测试，这是在伊朗的（英语）进行的现场测试。所以我们的数据就是来自这么一些简单的实验。

　　我们把这些材料称之为叫做Adobe，我们的参与者可能没有建国怎么用Adobe来做砖，所以我给大家看一下，怎么用Adobe来做砖。所以他们就用这样一个土壤，把土壤放在模子里，然后加水，再把模子拿掉，然后就做好了一块砖。大概在两到三周之后，这个干了之后，他们就用这个材料来做房子。而且我们可以通过这样一种简单的实验来获得一些数据，获得一些参数。比如说像这样一些垂直的和横向的、水平的这样一些压力。（英语）是他的摩擦力，VCP，来自现场的实验数据。

　　使用这样一种获得的数据，我们也在进行数据模拟。在这个研究当中，我们看到模拟了两种结构：

　　左边是A模型，非常简单。它的规格是5米、3米、高是2.4米。在这个房间里，我们也模拟了窗户和入口。

　　右边是B模型，我们放了一根木梁，蓝色的线就是木梁，对它进行加固。

　　然后我们就开始研究，我们有一个地面的移动。我们模拟的是03年（英语）地震，这样一个地面的移动，这里有数据，看看它所造成的影响。我们使用这么一个记录，比如说这是它的影响记录，但是我们去看一看它的记录，可以告诉我们什么？所以我们比较了，这样比较的。首先我们比较了A模型和B模型，就是在有木梁或者没有木梁的情况下。

　　第二个是我们改变它水泥浆的程度，我们分别用弱强度、中强度和强强度的实验。另外我们对它的强度进行一个定义，弱强度是指平常的状态，正常应该比他10倍，强强度是他的100倍，我们做三种实验，下面就是实验的结果。

　　这里是我们的弱强度崩溃的一个程序。上面这个数据是A模型的，是没有任何加固的。

　　第二个是B模型，它们的地面移动力都是400gal，大家可以看到B是不动的。

　　第三个是B模型，但是地面移动率是500gal，如果这块的加速增加的话，那么这个加固的梁是没有用的。

　　这边看到的是弱泥浆的情况，这里是在正常和强强度这样一个泥浆的情况下，正常强度是弱强度的10倍，而强强度是100倍的强度。我们看到上面和中间的，可以看到有梁比没有梁更有用。如果我们使用最强的这样一个水泥泥浆，就没有出现任何的崩塌。

　　所以在讨论这个研究之后，我们就看它们脆弱性的评估。我们使用EMS98标准，EMS98标准为我们提供了非常详细的描述，描述了石结构的崩塌。所以这里有一个损失的指数，损失指数是从0—1，所以我们通过我们模拟的结果来确定它处在一个什么指数的位置？比如它处在0.3的位置。所以通过使用这么一个损失指数和描述的话，我们就可以断定这些结构的脆弱性。所以这是我们的脆弱研究的结果。

　　比如说我们如果比较一下红线和绿线，这是A模型和B模型，B模型比A模型更加固，因为B模型使用了房梁，很容易看出来，它们的损失指数的影响，很显然B比A要强。所以虽然这只是一个例子、一个样本，使用的是模拟方法，但是我们的这种模拟方法可以做很多次。而且也可以去得到一些更精确的数据，这样我们可以更加完善它，而且可以建筑更好的脆弱曲线。

　　这我发言的结论部分，这些东西我都已经解释过了。现在我们再来看另外一个方法，就是我们刚刚开发的一个分析方法，我前面已经提到了DEM的方法，有一些不便利的方面，去追踪崩塌后弹性的指数，所以我们赶上了DEM的方法。所以目前我们使用了DEEC的例子，这里有一个模拟的例子，用我们新方法来模拟的例子。

　　左上方是意大利1976年Friuli地震，但是我们看这张照片的时候，我就想知道边墙为什么是好的？而屋顶却坍塌了？所以使用我们这么一个模拟，我们就可以发现为什么出现这种情况？所以我给大家看一下，我们这个模拟的情况。

　　这里有一点问题，我想我又要做风险控制了，在这个之前一定要做好。土结构是怎样崩塌的？从哪里崩塌的？我们可以看到哪个是先崩塌的？然后是哪个又出现了崩塌？大家看到的就是一个崩塌的详细慢镜头，我想我们以后会把我们的研究结构进一步改进，谢谢大家！

　　主持人（Charles）：谢谢KIYONO教授，大家有没有问题？

　　提问1：谢谢大家，我知道我们各位演讲者的发言都非常的精彩。我之前想说这个演讲说什么？这个石结构的地震易损性评估，我不知道易损性的评估在中国应用，可操作性到底有多大？

　　KIYONO：现在我们就把不同结构做一个比较。然后把所带来危险的系数进行比较，危险值进行比较，我们的易损性的评估是和我们损失直接联系起来的。我们会把很多很多因素都结合起来，然后再做这么一个模拟过程。我们会把这个模拟结果跟现实的实验室所做出的结果有一个很好的结合，然后再看到底评估是怎么样的？

　　提问2：我是来自北京师范大学的，我想做一个简短的评论，我想在中国有很多很多房屋的结构，是需要进一步的审评的。因为经过汶川大地震，政府也对这个地方，我们居民居住的楼房是否抗震？是否达到了一定的结构？我们都进行了一定的审评。我想你发言的石结构地震易损性的评估，将会对我们带来很好的启示，谢谢！