村鎮(zhèn)建筑基于性態(tài)抗震設(shè)防的地震保險費率厘定*

馬玉宏，趙桂峰，陳小飛，譚 平，謝禮立，3

(1.廣州大學工程抗震研究中心廣東省地震工程與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室，廣東廣州510405;2.廣州大學土木工程學院，廣東廣州510006;3.中國地震局工程力學研究所，黑龍江哈爾濱150080)

0 引言

我國目前震后災(zāi)區(qū)的恢復(fù)重建工作主要靠政府資助、援建以及社會捐贈，由于國家財力和社會捐贈有限，很難有效彌補地震災(zāi)害所造成的實際損失。地震保險是補償?shù)卣鸾?jīng)濟損失、實現(xiàn)人員互助、提高救災(zāi)能力、減輕政府負擔的有效手段，對地震后恢復(fù)重建、社會安定具有重要意義，而我國目前國土面積仍以村鎮(zhèn)地區(qū)為主，因此村鎮(zhèn)建筑在將來地震作用下的地震災(zāi)害損失不容忽視，其相應(yīng)的地震保險機制及保險費率的研究十分必要。

國際上，日本、美國、墨西哥、新西蘭和澳大利亞等國家都開展了地震保險業(yè)務(wù)，尤其是日本起步較早，并且隨著經(jīng)歷地震的增多，其法律法規(guī)逐步完善，商業(yè)運營方面逐步成熟。我國從新中國成立以來，由將地震等巨災(zāi)責任在內(nèi)的一攬子責任財產(chǎn)保險的承保辦法到1996年中國人民銀行將“地震所造成的一切損失”列入責任免除條款，地震保險業(yè)務(wù)經(jīng)歷了“從重視到不考慮再到日益重視”的幾個階段(馬玉宏，趙桂峰，2008)。2013年十八屆中央委員會第三次全體會議《中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定》中更提出要“完善保險經(jīng)濟補償機制，建立巨災(zāi)保險制度”，標志我國地震保險制度得到了更高的重視。在厘定地震保險費率方面，美國、德國等國家采用建立地震模型并編制相應(yīng)的大型分析軟件的方法，例如美國研發(fā)了地震損失估計軟件 HAZUS、IRAS(Tantala et al.，2008)、德國研發(fā)了 MRHazard軟件等(Smolka，2006)，而我國在這方面做的還不是十分完善。雖然很多研究者在這方面進行了探索(陳英方，陳長林，1996;劉如山等，2006;陶正如，陶夏新，2004;鄔親敏等，2004;和飛，2003;薛育，楊新華，1995;巫孟還，鄒其嘉，1992;陳保華，葉民權(quán)，1998;孫振凱，2012)，但還沒有形成一個官方的大型通用評估軟件。

目前我國對村鎮(zhèn)建筑與城市規(guī)定了相同的抗震設(shè)防標準，這種做法會導(dǎo)致未考慮村鎮(zhèn)與城市中結(jié)構(gòu)類型及經(jīng)濟發(fā)展水平的差異、未考慮地震危險性的差異、村鎮(zhèn)抗震設(shè)防難以實現(xiàn)等一系列的問題(陳小飛，馬玉宏，2012)，為此，作者提出了將村鎮(zhèn)地區(qū)建筑分為農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、縣城3個層次來規(guī)定其不同的抗震設(shè)防標準，對不同層次村鎮(zhèn)建筑規(guī)定其使用功能分類方法，給出相應(yīng)的抗震性態(tài)目標及設(shè)計類別(陳小飛，馬玉宏，2012)，進而開展了基于性態(tài)標準的不同層次村鎮(zhèn)建筑的地震易損性分析，得出了相應(yīng)的地震易損性曲線(趙桂峰等，2014)，可為村鎮(zhèn)建筑的抗震設(shè)計提供依據(jù)。本文在基于性態(tài)標準的不同層次村鎮(zhèn)建筑地震易損性分析的基礎(chǔ)上，估計村鎮(zhèn)建筑在將來地震作用下可能產(chǎn)生的地震經(jīng)濟損失，進而分析不同層次村鎮(zhèn)建筑的地震保險費率，為村鎮(zhèn)房屋抗震救災(zāi)措施的制定提供科學依據(jù)。

1 村鎮(zhèn)建筑基于性態(tài)標準的震害矩陣

筆者曾以目前在我國村鎮(zhèn)建筑中廣泛采用的砌體結(jié)構(gòu)為研究對象，選取了不同性態(tài)標準(不同層數(shù)、不同構(gòu)造措施、不同磚砌體強度)的典型砌體結(jié)構(gòu)(表1)，基于地震動峰值加速度進行了詳細的地震易損性分析比較研究，并給出了以地震烈度為變量的震害矩陣的生成方法(趙桂峰等，2014)。依據(jù)易損性曲線，計算得到典型平房、二層及三層砌體結(jié)構(gòu)模型的震害矩陣示例(表2～4)。

表1 不同性態(tài)標準的村鎮(zhèn)建筑模型及編號Tab.1 The calculation model and the corresponding number of rural buildings with different performance level

表2 平房結(jié)構(gòu)不同性態(tài)標準的典型震害矩陣Tab.2 The typical damage matrix of one-story masonry building with different performance level

表3 二層砌體不同性態(tài)標準的典型震害矩陣Tab.3 The typical damage matrix of two-stories masory building with different performance level

表4 三層砌體不同性態(tài)標準的典型震害矩陣Tab.4 The typical damage matrix of three-stories masory building with different performance level

2 地震烈度危險性曲線及年超越概率

烈度的概率分布符合極大值的極值III型，利用形狀參數(shù)k來表征不同地區(qū)地震危險性差異，并利用地震烈度區(qū)劃圖中給出的50年超越概率10%對應(yīng)的基本烈度I0，可以推導(dǎo)出任意烈度的危險性曲線表達式如下(馬玉宏，趙桂峰，2008):

由烈度危險性曲線公式可計算烈度的年超越概率及年發(fā)生概率，分別如式(2)、式(3)所示

式中，TL是結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期。

3 基于不同性態(tài)標準的村鎮(zhèn)建筑地震保險費率

在將來可能遭遇的地震作用下，村鎮(zhèn)建筑的地震年平均損失率期望值為(馬玉宏，趙桂峰，2008)

式中，RL(Ii)為相應(yīng)的平均損失率期望值。

考慮各種地震風險的可能，村鎮(zhèn)建筑自身破壞的年地震保險費率期望值為(馬玉宏，趙桂峰，2008)

室內(nèi)財產(chǎn)的年地震保險費率期望值為

其中，P(DjI=Ii)是指村鎮(zhèn)建筑在地震烈度Ii作用下發(fā)生第Dj級破壞的概率，即本文第1節(jié)所得震害矩陣;l1(Dj)、l2(Dj)分別為村鎮(zhèn)建筑發(fā)生各級破壞時建筑自身的直接經(jīng)濟損失比和室內(nèi)財產(chǎn)損失比，參考已有文獻，綜合考慮我國不同村鎮(zhèn)地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平和實際情況，建議平房及多層磚房的參數(shù)取值見表5;Dj代表完好、輕微破壞、中等破壞、嚴重破壞和倒塌5種震害等級。

對表1所述的不同性態(tài)水準的結(jié)構(gòu)模型分別計算其相應(yīng)的地震保險費率，平房、二層砌體房屋及三層砌體房屋在不同危險性特征區(qū)內(nèi)的地震保險費率(含房屋自身及室內(nèi)資產(chǎn)的損失)計算結(jié)果分別見圖1～3。

從前文所述及圖1～3可知:

(1)無論對于平房模型，還是二層、三層分析模型，在采取的抗震構(gòu)造措施相同時，從地震危險性特征I區(qū)到III區(qū)，在將來投保時所需的地

震保險費率基本呈逐漸增大的趨勢，尤其是III區(qū)的地震保險費率要明顯高于其它兩個區(qū)。得出此結(jié)果的原因是在其它條件相同的情況下，高烈度的危險性I區(qū)在50年內(nèi)發(fā)生地震的年平均概率低，而低烈度的危險性III區(qū)在50年內(nèi)發(fā)生地震的年平均概率高。

表5 村鎮(zhèn)建筑各級破壞對應(yīng)的自身破壞和室內(nèi)財產(chǎn)損失比(%)Tab.5 Loss rates of rural buildings corresponding to the five damage state and indoor property(%)

(2)在同一個地震危險性特征區(qū)內(nèi)，無構(gòu)造措施或砂漿強度等級低的房屋所需要付出的地震保險費率也較高，反之構(gòu)造措施完善、砂漿強度等級高的房屋，其地震保險費率就越低。其原因是無構(gòu)造措施情況下結(jié)構(gòu)的易損性增高，因此在將來可能的地震下產(chǎn)生的損失也增大，因此保險費率就越高。

(3)結(jié)構(gòu)模型和所處地震危險性特征區(qū)相同，農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和縣城這3個層次和地區(qū)的地震保險費率也不同。當構(gòu)造措施相同時，農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、縣城房屋的保險費率依次增加。其原因是不同地區(qū)房屋及室內(nèi)的損失比不同且設(shè)防標準不同，縣城地區(qū)發(fā)生同樣破壞時損失比最大。

(4)世界各國地震保險費率的大致取值范圍為0.1‰～9‰，本文計算所得的地震保險費率大致均在此范圍內(nèi)，最大值為1.49‰，總體來說偏小。說明按照本文基于性態(tài)設(shè)防標準設(shè)計建造的不同層次的村鎮(zhèn)房屋在將來可能產(chǎn)生的損失較小，需要繳納的地震保險費也較小，也從另一個角度證明了將村鎮(zhèn)建筑分為農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、縣城3個層次來設(shè)計建造房屋是合理的。

4 結(jié)論

本文針對村鎮(zhèn)建筑，在考慮不同地區(qū)地震危險性特征差異，同時分層次制定基于性態(tài)抗震設(shè)防標準的基礎(chǔ)上，基于不同層次、不同設(shè)防標準的村鎮(zhèn)建筑地震易損性分析結(jié)果，運用地震災(zāi)害風險分析及地震保險的相關(guān)理論知識，計算得到不同層次、不同設(shè)防標準的村鎮(zhèn)建筑的地震保險費率，通過典型村鎮(zhèn)建筑地震費率的比對分析，得出如下結(jié)論:

(1)對相同結(jié)構(gòu)類型、相同構(gòu)造措施的村鎮(zhèn)建筑，當其在不同危險性特征區(qū)內(nèi)時，所計算得到的地震保險費率差別較大，說明在計算保險費率時考慮不同地區(qū)的地震危險性的差異是十分必要的，若采用統(tǒng)一的地震保險費率會高估或低估村鎮(zhèn)結(jié)構(gòu)保險費率的真實值。

(2)構(gòu)造措施完善、砂漿強度等級高的村鎮(zhèn)房屋，地震保險費率較低。說明抗震措施完善的房屋將來在地震中可能遇到的地震風險越小，可能遭受的地震損失也越小，因此保險費率就會降低。

(3)當村鎮(zhèn)建筑位于不同層次的農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)或縣城地區(qū)時，其地震保險費率將發(fā)生改變。說明設(shè)防目標不同，其在地震中可能遭受的地震破壞和損失也不同，保險費率必將有較大差異。

綜上所述，考慮不同地區(qū)的地震危險性特征，并將村鎮(zhèn)地區(qū)分3個層次來研究地震保險費率是合理的，也從地震風險分析的角度間接證明了將村鎮(zhèn)地區(qū)分3個層次來設(shè)計建造是十分必要和合理的。

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