山坡地钢筋混凝土建筑地震易损性及现有地震不规则性描述符性能研究

为探究山坡地建筑地震风险，研究人员对按印度规范设计的 SF、SB、SBSB、FL 四类钢筋混凝土建筑开展双向地震激励下的非线性动力分析。发现 SB、SBSB 地震风险低于 SF、FL，印度规范相关规定有效，且现有不规则性描述符与地震风险相关性差。

　　在地震频发的山区，依山而建的建筑面临着独特的抗震挑战。山坡地形导致建筑基础高低错落，形成如台阶式、分离式等特殊结构形式，这类建筑往往同时存在平面和竖向的结构不规则性，就像一个 “先天不足” 的积木城堡，在地震波的冲击下更容易出现薄弱环节。从过往的灾害中可见一斑，2008 年汶川地震、2011 年锡金地震等灾害里，不少山坡地建筑因结构不规则性引发短柱剪切破坏等问题，轻则墙体开裂，重则轰然倒塌，严重威胁着人们的生命财产安全。然而，现有的地震设计规范对这类同时具备多种不规则性的建筑关注不足，缺乏有效的量化评估手段，就像医生面对复杂病症却没有精准的诊断工具，难以准确判断建筑的地震风险。为了填补这一研究空白，来自相关领域的研究人员（文中未明确具体研究机构）开展了针对山坡地钢筋混凝土建筑地震易损性及现有地震不规则性描述符性能的研究，该研究成果发表在《International Journal of Disaster Risk Reduction》。

研究人员采用了概率地震风险评估方法，对按印度规范设计的四种典型山坡地建筑类型，即分离式基础建筑（SF）、台阶后退式建筑（SB）、台阶后退缩进式建筑（SBSB）和平地建筑（FL）进行研究。首先建立了这四类中高层山坡地建筑的数值模型，选取了 22 条地震动记录对模型进行双向增量非线性时程分析（NLTHA），以此开发概率地震需求模型（SDMs）、地震易损性函数（SFFs）、地震位移风险曲线（H_D(d)）、平均年超越概率（P_PL）等概率指标，并计算倒塌裕度比（CMR）来评估建筑的地震风险。同时，选取基于竖向不规则建筑动力特性的不规则性描述符，将其与地震风险（P_PL）进行相关性分析，验证现有描述符对山坡地建筑地震风险的量化能力。

数值模型

研究选取了楼层比为 1 的四类山坡地建筑模型。通过对印度喜马拉雅地区城镇的实地调查发现，楼层比为 1 的建筑占比较高。楼层比是指上街面以下的楼层数与总楼层数的比值，这类建筑在山坡地具有一定的代表性，为后续研究提供了典型的分析对象。

概率地震风险评估方法

通过双向增量非线性时程分析，对四类建筑的地震风险进行比较。结果显示，台阶后退式（SB）和台阶后退缩进式（SBSB）建筑的地震风险相近，且低于分离式基础（SF）和平地（FL）建筑。从倒塌裕度比（CMR）来看，在 50 年超越概率 10% 和 2% 的情况下，按印度标准设计的山坡地建筑具有令人满意的安全抗震性能，说明印度规范中的相关抗震规定在一定程度上能有效保障山坡地建筑的抗震安全。

不规则性描述符与地震风险（P_PL）

尽管文献中有多种用于量化不同类型不规则建筑不规则程度的描述符，部分也适用于常见不规则建筑（如 BIS 1893-1: 2016），但将其应用于山坡地建筑时，研究发现现有不规则性描述符与山坡地建筑的地震风险（P_PL）相关性较差，无法有效量化这类具有耦合不规则性建筑的地震风险，这意味着现有的 “诊断工具” 在面对复杂的山坡地建筑时存在明显不足，需要进一步开发更具针对性的评估方法。

结论

本研究通过对四类山坡地建筑的地震风险评估及不规则性描述符的有效性验证，得出以下重要结论：台阶后退式（SB）和台阶后退缩进式（SBSB）建筑的抗震性能相对更优，分离式基础（SF）和平地（FL）建筑地震风险较高；印度现行抗震规范在山坡地建筑的抗震设计中具有一定的有效性，能确保建筑在一定概率的地震作用下保持安全；然而，现有基于单一不规则类型的描述符无法准确反映山坡地建筑因耦合不规则性带来的地震风险，其适用性和有效性亟待改进。

该研究成果对于理解全球尤其是印度等山区国家山坡地建筑的倒塌机制、地震脆弱性水平以及不规则性对地震风险的影响具有重要意义。它不仅为工程设计人员在山坡地建筑的抗震设计中选择更优的建筑类型提供了科学依据，也为相关规范的修订和完善指明了方向，促使人们更加重视具有复杂不规则性建筑的抗震问题，推动更精准的地震风险评估方法的开发，从而有望在未来的地震灾害中减少人员伤亡和财产损失，为山区居民的居住安全保驾护航。