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本文选取了一栋位于中国北京的办公楼建筑,该建筑是常见的现浇钢筋混凝土框架结构。选取了El-Centro地震波作为地震动输入,峰值加速度为400gal,场地类型为Ⅱ类场地,地震分组为一组。
利用本文方法分别计算了3个情景下的构件及建筑的地震损失。情景1(本文方法+美国标准)和情景2(P-58方法+美国标准)的构件修复成本统计图。可以看出两种方法计算得到的每类构件修复成本基本一致。情景1的总修复成本为3,267,847美元,情景2的总修复成本为3,280,737美元,两情景的总修复成本仅相差0.39%。因此,在使用相同美国单位修复成本标准下,本文方法与P-58方法的计算结果基本一致,从而验证了本文方法的准确性。

情景3(采用本文方法和中国修复标准库)计算得到的各类构件修复成本统计图。可以看出,情景3和情景2的各类构件修复成本分布情况基本一致,但情景3的修复成本数额远低于情景2的结果。情景3的总修复成本仅为463,728元人民币(按照房屋建成时间——2012年6月1日,美元兑人民币汇率6.6244:1折算之后为70,003美元),该数值仅为情景2的2%。也就是说按照美国单位修复成本计算得到的损失是按照我国修复定额计算得到的损失的近50倍。
以损失比重最大的砌块墙(P-58性能组编号为B1051.012)为例,美国的单位修复标准是15800美元,而中国的单位修复标准是2211元人民币(334美元)。可以看出,该砌块墙的单位修复成本在中美两国标准中相差47倍。因此,本文方法和P-58方法所得结果的巨大差别是由修复标准不同导致的。
有学者根据中国历次地震灾害的统计结果,给出了不同结构类型的损失比,其中钢筋混凝土结构在轻微破坏时的结构损失比为5%-10%。本文算例整体属于轻微破坏,建筑总建造成本为1,204,235美元,修复成本为70,003美元,所占比例为5.8%。因此,本方法损失预测比(5.8%)符合调查结果中轻微破坏对应的损失比范围(5%-10%)。而采用FEMAP-58方法得到的损失比为272.4%,远远超出合理范围。所以本文地震损失预测方法更符合中国实际情况。
特别注意:当我们刚开始得到中美修复成本相差近50倍的结果时,也觉得难以置信,但一次交流中该结果得到了业界人员的认可。某公司在中美两地都有房屋加固维修的业务,他们的经验是美国房屋维修成本是中国的50-60倍,所以我们得到相差近50倍的预测结果是符合实际的。
而且,本方法还可以将预测结果进行可视化,展示每个构件损失的空间分布。
此外,还可以在建筑内部进行虚拟漫游,直观地查看建筑损伤情况,还可以选择构件查看其详细的震害和损失数据,见下面视频。这种内部漫游有利于人员充分了解震害和损失的空间分布,制定更加合理的修复策略。
利用BIM模型技术而提出的构件级别的建筑震害和损失可视化方法,可以说一定程度上实现了震害和损失的虚拟漫游,弥补了FEMAP-58方法无可视化功能这一不足,可详细展示构件震害和损失空间分布,为制定更合理的修复策略提供便利。
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