地震经济损失评估之装修破坏损失比厘定研究1

陈洪富 孙柏涛 孙得璋

（中国地震局工程力学研究所，哈尔滨 150080）

地震经济损失评估之装修破坏损失比厘定研究1

陈洪富 孙柏涛 孙得璋

（中国地震局工程力学研究所，哈尔滨 150080）

随着经济的发展，建筑装修损失占地震总损失的比重越来越大，对于大中城市装修损失的评估越来越引起人们的重视，而损失比是地震经济损失评估中非常关键的参数。本文在对损失比的概念及其国内外研究现状综合分析的基础上，采用现场抽样与专家咨询（Delphi法）相结合的方法，通过加权统计给出了不同结构类型、不同使用功能的建筑装修震害损失比取值范围。最后，将本文给出的取值范围与其它文献取值进行了对比分析，结果表明：在相同破坏等级下，装修破坏损失比要高于主体结构损失比，且在中等破坏及以上破坏等级下，前者要远大于后者。

地震灾害 经济损失评估 装修损失 损失比

引言

改革开放以来，随着经济的发展和人民生活水平的提高，城市公用设施及居民的建筑装修费用逐年上升，甚至有些建筑的装修费用超过了主体结构造价。据中国社会调查事务所（SSIC）在北京、上海、广州、武汉进行的调查显示，平均有80.5%的居民住宅采用了中档以上装修；57.25%的居民住宅采用了中高档及高档装修；装修费用4万元以上的居民住宅占到了45.75%。而历次地震震害现象表明：在同等强度地震作用下建筑装修震害要重于结构部分。建筑装修损失主要包括装饰面砖、天花板、高档壁纸、玻璃门、灯饰、卫浴设施等的破坏，以及部分填充墙体破坏而造成的墙体重装修费用。据汶川地震的实地调查，在地震中银行商铺等行业系统的建筑装修损失占到总损失的 25%左右（马高等，2009），整个灾区的房屋建筑装修损失接近160亿元，装修损失已成为 “现代地震”经济损失中非常重要的组成部分。基于此，陈洪富（2008）和孙柏涛等（2009）提出了城市建筑装修破坏的地震经济损失评估方法，认为对于经济财富和人口高度集中的大中城市，建筑物地震经济损失应分为主体结构、装修、室内财产3个部分分别进行评估。假定装修震害等级等同于主体结构，装修修复费用的取值要高于主体结构修复费用，其技术流程如图1所示。图中，Bis表示i评估区s类建筑的总面积；表示i评估区s类建筑的中高档装修房屋的总面积；ηisj表示i评估区s类建筑j级破坏的破坏比；bs表示s类建筑的重置单价；εbj表示s类建筑发生j级破坏时的损失比；ds表示s类建筑的中高档装修的重置单价；εdj表示s类建筑装修发生j级破坏时的损失比；wsj表示s类建筑发生j级破坏时单位面积室内财产损失值。

本文在综合分析损失比的概念、国内外研究现状的基础上，基于 ATC-13的专家咨询（Delphi法）与现场抽样的方法，统计分析给出了不同结构类型、使用功能的建筑装修震害损失比的经验取值，并与其它文献取值进行了对比研究。

图1 城市房屋建筑地震经济损失评估流程图Fig. 1 Flow chart of building damage loss assessment in urban area

1 地震灾害损失评估模型

地震损失分析是根据一个地区的地震危险性和社会环境，预测该地区未来可能遭受的地震损失（震害预测），为制定减轻地震灾害措施提供依据；或依据一次已发生的地震现场或已知发生的地震有关参数来评估这次地震的损失（震害损失评估），为紧急救援提供依据。近年来有学者（李树桢，1996）将地震损失表示为4个量：地震危险性、抗震能力、损失比、社会财富，如下式所示：地震损失＝地震危险性*抗震能力*损失比*社会财富 （1）

地震危险性表示地震发生的可能。通过地震危险性分析或历史地震统计给出地震烈度、反应谱或加速度时程，可以是确定性的，也可以是概率的。

抗震能力也称易损性。这里包括工程的抗震能力，也包括社会系统、政府部门和人对地震的反应能力、承受能力等。一般用震害矩阵或破坏概率矩阵表示。

损失比为给定破坏等级下的损失与工程设施重置价之比。

社会财富指国家、集体和个人因生产、生活和社会生活需要而建造的房屋、工程设施、设备和物资等折算的人民币值。由于社会财产随时间的推移不断增长，所以社会财富是随时间变化的动态函数。

式（1）是计算地震灾害损失的通用表达式，同样适用于房屋装修损失评估。需要指出的是，在评估地震损失时，地震危险性是已发地震；抗震能力由震害矩阵（易损性矩阵）来体现，由地震现场抽样获得，是地震损失评估最重要和繁琐的工作之一；损失比是各评估对象在不同破坏等级下的损失比，由经验统计分析获得；社会财富主要是指各评估对象的总价值，主要依靠现场抽样或者当地建设或民政部门提供。

2 结构破坏损失比研究现状

损失比（Loss Ratio，LR）是指不同破坏等级的房屋或工程结构修复所需费用与重置费用的比值，用0—100%之间的百分率表示其大小，随破坏等级不同而变化（中华人民共和国国家标准，2005）。美国应用技术委员会（1991）将损失比或称损失率（Damage Factor，DF）定义为地震美元损失与重置价值的比值。Freeman等在全面总结旧金山地震震害的基础上，从地震保险角度给出了各种建筑物预期的平均损失率（Liu等，1993）。此后，陆续有大量学者基于实际震害数据并采用决策分析等方法，建立了不同结构表示平均损失率（MDF）与工程烈度（EI）、谱加速度、频谱比（谱加速度与设计谱加速度之比）、修订的麦卡利烈度（MMI）关系的地震动-破坏关系曲线（Liu等，1993）。Whitman在研究1971年圣菲尔南多地震中高层建筑破坏时首次提出了综合描述修订的麦卡利烈度（MMI）、破坏率（Damage Ratio，DR）和平均损失率（MDF）的破坏概率矩阵（DPM）（Liu等，1993）。美国地震风险分析软件HAZUS 97（FEMA, 1997）、HAZUS 99（FEMA, 1999）和HAZUS-MH 2003也均采用损失率来估计地震经济损失。

我国对损失比的研究最早始于20世纪80年代，它是根据房屋建造预算估计并咨询建设部门后确定的。比如，先列举典型的中等破坏形式，然后考察修复的措施和花费，与总造价相比后得到损失比。近30年来，随着经济的快速发展，房屋的建造形式也发生了很大的变化，其中装修占总造价比重越来越大，同时，住宅、厂房内空调、管道等设备也有所增加，其修复难度和费用都有不同程度的提高，因此，损失比应该适当调整（李树桢，1996；袁一凡，2002；尹之潜等，2004；中华人民共和国国家标准，2005）。

3 房屋装修破坏等级划分

地震时房屋的破坏程度不同，其损失也不同，修复的难易程度影响着损失的大小。国内采用划分破坏等级的方法来评定房屋震害，最早始于1964年乌鲁木齐地震，此后，历经多次地震和反复实践，直到1975年海城地震时，基本确定了5个等级的划分标准（李树桢，1996）。为了评定装修损失的大小，笔者在总结国内外大量震害经验的基础上，本着“以承重构件的破坏程度为主，并考虑修复难易和花费大小”的原则，定义了房屋装修的破坏等级（陈洪富，2008），以方便评估工作的使用。实际震害表明：破坏等级划分应有所区别，装修部分应重于结构部分；脆性结构（砌体结构）装修破坏与结构破坏状态较好对应；而柔性结构（钢混、钢结构等）则装修破坏较重，有时即使结构处于基本完好或轻微损坏状态时，装修也有一些掉落。

4 建筑装修破坏损失比

4.1 基础数据调查与统计分析

Delphi法最初是在19世纪50年代早期由兰德公司为空军提出的，60年代中期以来在土木工程领域得到了广泛应用，Corotis等进行了有关ANSIA58标准活荷载的确定和美国东部当前地震活动性评估，Kustu等也采用类似方法建立了57种建筑的破坏概率矩阵（ATC，1991）。

为了给出房屋装修破坏损失比的合理范围，本文仿照Delphi的征求专家意见的方式。在项目开始阶段，由专家小组设计调查问卷，并经过反复修改和补充，形成调查问卷正式稿；然后，通过邮件或实地调查的形式向国内地震工程专家和装饰装修公司发放问卷，请他（她）们在不同破坏等级下，考察其修复的措施和花费，总造价相比给出不同破坏等级下房屋装修破坏的损失比估计；最后进行加权统计，并考虑房屋建造预算估计得到最后的结果。专家的经验水平和专业知识背景对损失比估计的影响是明显的。因此，本文根据其职称以及对该项内容的经验水平确定权重系数（陈洪富，2008），权重系数越大，代表其对估计结果的作用越大。

本文最终收集到了 28位专家的回复答卷，答卷涵盖了国内外在地震工程领域比较权威的研究机构和高校专家，其中，正高级及以上职称者占82%，中级以下职称者占18%。选取其中有代表性的答卷分别赋予一定的权重系数，然后按照以下方法进行统计分析，得出最终结果。令yijk为专家i给出的在破坏等级j水平下损失比k的估计值；ωijk为相应的权重系数，它的取值依赖于专家的经验水平和专长。破坏等级为j时损失比偏低、中等、偏高（k=1, 2, 3）估计的平均值为，相应的协方差 Skj2和变化系数Vkj按公式（2）—（4）求得：

对应于不同结构类型房屋在各个破坏等级下都重复上述计算，除对损失比做统计计算外，对均值、经验水平的标准偏差也要进行计算。在表1和表2中，第一栏为变量；第二栏为专家数。对应于第一栏中的每一变量，均值、标准偏差、最大和最小值、均值的方差和变化系数等，都以百分比给出。例如，有12位专家在基本完好中对多层砌体房屋作了回答，在从0到10的标度上他们的平均经验水平是7.545，报上来的经验水平的最大和最小值分别为9和6，相应的标准偏差、方差和变化系数分别是1.368、1.871%和0.181%。将所有专家的答案绘制成图（见图2、图3），图中横坐标数字1、2、3、4、5分别表示基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏和毁坏，其中经验水平较低专家的答案，对计算的平均值和标准偏差的贡献是微不足道的；而对于那些游离于一个标准偏差范围之外的答案，被认为是离谱的。

表1 对于多层砌体房屋的装修损失比问卷答案的统计汇总（%）Table 1 Statistical results of decoration loss ratio of multi-story masonry building (%) from questionnaire

续表

表2 对于多层钢筋混凝土房屋的装修损失比问卷答案的统计汇总（%）Table 2 Statistical results of decoration loss ratio of multi-story reinforced concrete (RC) building (%) from questionnaire

续表

图2 多层砌体房屋损失比问卷答案均值与标准偏差范围（区间下限）Fig. 2 Mean value and standard deviation of decoration loss ratio of multi-story masonry building (lower bound)

图3 多层砌体房屋损失比问卷答案均值与标准偏差范围（区间上限）Fig. 3 Mean value and standard deviation of decoration loss ratio of multi-story masonry building (upper bound)

4.2 装修损失比取值及对比分析

损失比的取值是地震经济损失评估中一个十分重要的环节，尤其是大震时，破坏范围大，建筑面积大，损失比取值有小的变化就会引起总损失有较大的变化。利用上节的方法，表 3和表4给出了不同结构类型和用途的房屋在不同破坏等级下装修破坏的损失比。装修破坏损失比一般取中值，中档装修取中值以下数值，高档装修取中值以上数值。

表3 不同结构类型房屋的装修破坏损失比（%）Table 3 Loss ratio of building decoration of different structure type（%）

表4 不同使用功能房屋的装修破坏损失比（%）Table 4 Loss ratio of building decoration of different usages（%）

将本文给出的房屋装修破坏损失比，与其它文献建议的房屋破坏损失比（李树桢，1996；尹之潜，2004；中华人民共和国国家标准，2005）进行了对比，如图4和图5所示。结果表明，房屋装修破坏损失比在不同破坏等级下，都要大于主体结构的损失比，符合实际的震害现象。根据近些年来灾区恢复重建的经验，许多房屋的装修装饰构件在中等破坏时，已倾向于拆除重建，建筑材料的可再利用率很低。因此，本文的装修破坏损失比在中等破坏以上时，要远大于主体结构的损失比。

图4 多层钢筋混凝土房屋的装修损失比对比（区间下限）Fig. 4 Comparison of decoration loss ratio of multistory RC building (lower bound)

图5 多层钢筋混凝土房屋的装修损失比对比（区间上限）Fig. 5 Comparison of decoration loss ratio of multi-story RC building (upper bound)

5 结语

本文在综合分析损失比（Loss Ratio，LR）的概念和国内外研究现状的基础上，通过汶川8.0级地震现场调研与专家调查（Delphi法），并考虑修复难易程度和修复费用，经过加权统计给出了不同结构类型（砌体和钢混）、不同使用功能（住宅、办公、商用、公共）建筑的装修损失比，同时与有关文献取值进行了比较。结果表明，在同等破坏等级下装修损失比要高于主体结构损失比，这在实际震害中已经得到充分验证。同时，这也充分证明：随着经济的发展，建筑装修等非结构构件（Non-structural Element）损失占地震总经济损失的比重越来越大，在地震风险与危害性分析时需分别研究主体结构、装修、室内设备等的地震易损性，重视其经济损失估计；还应从性态设计角度采取有效的构造措施和设计方法，以避免建筑装修等非结构构件的地震损失。

需要说明的是：本文给出的建筑装修损失比取值，是基于主体结构与装修破坏等级相同的基本假设下给出的，出发点是减少地震现场损失评估中调查装修破坏比的工作量，但实际震害是装修破坏重于主体结构，因此，研究一种主体结构与装修完全分开来评估地震损失的方法是本文有待进行的工作。

陈洪富，2008. 城市房屋建筑装修震害损失评估方法研究. 中国地震局工程力学研究所.

李树桢，1996. 地震灾害评估. 北京：地震出版社.

马高，李惠，毛晨曦等，2009. 汶川地震中广元部分行业经济损失调查与评估. 地震工程与工程振动，29（3）：180—186.

孙柏涛，陈洪富，2009. 计及城市房屋建筑装修破坏的地震经济损失评估方法研究. 地震工程与工程振动，29（5）：65—70.

尹之潜，杨淑文，2004. 地震损失分析与设防标准. 北京：地震出版社.

袁一凡，2002. 自然灾害损失评估调查报告. 中国地震局工程力学研究所.

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应用技术委员会（Applied Technology Council，ATC），1991. 加利福尼亚未来地震的损失估计（ATC-13）. [美]. 北京：地震出版社.

Liu Ben-Chieh，Chang-tseh Hsieh等著，国家地震局震害防御司译，1993. 美国新马德里地区地震灾害损失预

测研究. 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

陈洪富，孙柏涛，孙得璋，2010. 地震经济损失评估之装修破坏损失比厘定研究. 震灾防御技术，5（2）：248—256.

国家973计划课题（2007CB714205）；国家自然科学基金项目(50938006)；地震行业科研专项（200708041）；国家科技基础条件平台工作项目（2004DEA70940）

2010-03-02

陈洪富，男，生于1983年。博士生。主要从事结构抗震和灾害损失评估研究。E-mail: chen-hongfu@163.com