馬玉宏,趙桂峰,陳小飛,譚 平,謝禮立,3
(1.廣州大學(xué)工程抗震研究中心廣東省地震工程與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州510405;2.廣州大學(xué)土木工程學(xué)院,廣東廣州510006;3.中國地震局工程力學(xué)研究所,黑龍江哈爾濱150080)
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(huì)捐贈(zèng),由于國家財(cái)力和社會(huì)捐贈(zèng)有限,很難有效彌補(bǔ)地震災(zāi)害所造成的實(shí)際損失。地震保險(xiǎn)是補(bǔ)償?shù)卣鸾?jīng)濟(jì)損失、實(shí)現(xiàn)人員互助、提高救災(zāi)能力、減輕政府負(fù)擔(dān)的有效手段,對(duì)地震后恢復(fù)重建、社會(huì)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(xiǎn)機(jī)制及保險(xiǎn)費(fèi)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(xiǎn)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(yùn)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(zé)任在內(nèi)的一攬子責(zé)任財(cái)產(chǎn)保險(xiǎn)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(zé)任免除條款,地震保險(xiǎn)業(yè)務(wù)經(jīng)歷了“從重視到不考慮再到日益重視”的幾個(gè)階段(馬玉宏,趙桂峰,2008)。2013年十八屆中央委員會(huì)第三次全體會(huì)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(xiǎn)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償機(jī)制,建立巨災(zāi)保險(xiǎn)制度”,標(biāo)志我國地震保險(xiǎn)制度得到了更高的重視。在厘定地震保險(xiǎn)費(fèi)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(jì)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(jìn)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(gè)官方的大型通用評(píng)估軟件。
目前我國對(duì)村鎮(zhèn)建筑與城市規(guī)定了相同的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),這種做法會(huì)導(dǎo)致未考慮村鎮(zhèn)與城市中結(jié)構(gòu)類型及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的差異、未考慮地震危險(xiǎn)性的差異、村鎮(zhèn)抗震設(shè)防難以實(shí)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(gè)層次來規(guī)定其不同的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),對(duì)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(biāo)及設(shè)計(jì)類別(陳小飛,馬玉宏,2012),進(jìn)而開展了基于性態(tài)標(biāo)準(zhǔn)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(jì)提供依據(jù)。本文在基于性態(tài)標(biāo)準(zhǔn)的不同層次村鎮(zhèn)建筑地震易損性分析的基礎(chǔ)上,估計(jì)村鎮(zhèn)建筑在將來地震作用下可能產(chǎn)生的地震經(jīng)濟(jì)損失,進(jìn)而分析不同層次村鎮(zhèn)建筑的地震保險(xiǎn)費(fèi)率,為村鎮(zhèn)房屋抗震救災(zāi)措施的制定提供科學(xué)依據(jù)。
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(duì)象,選取了不同性態(tài)標(biāo)準(zhǔn)(不同層數(shù)、不同構(gòu)造措施、不同磚砌體強(qiáng)度)的典型砌體結(jié)構(gòu)(表1),基于地震動(dòng)峰值加速度進(jìn)行了詳細(xì)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)的村鎮(zhèn)建筑模型及編號(hào)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的典型震害矩陣Tab.4 The typical damage matrix of three-stories masory building with different performance level
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(xiǎn)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(duì)應(yīng)的基本烈度I0,可以推導(dǎo)出任意烈度的危險(xiǎn)性曲線表達(dá)式如下(馬玉宏,趙桂峰,2008):
由烈度危險(xiǎn)性曲線公式可計(jì)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(jì)基準(zhǔn)期。
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(fēng)險(xiǎn)的可能,村鎮(zhèn)建筑自身破壞的年地震保險(xiǎn)費(fèi)率期望值為(馬玉宏,趙桂峰,2008)
室內(nèi)財(cái)產(chǎn)的年地震保險(xiǎn)費(fèi)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(jí)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(jí)破壞時(shí)建筑自身的直接經(jīng)濟(jì)損失比和室內(nèi)財(cái)產(chǎn)損失比,參考已有文獻(xiàn),綜合考慮我國不同村鎮(zhèn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和實(shí)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(yán)重破壞和倒塌5種震害等級(jí)。
對(duì)表1所述的不同性態(tài)水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)模型分別計(jì)算其相應(yīng)的地震保險(xiǎn)費(fèi)率,平房、二層砌體房屋及三層砌體房屋在不同危險(xiǎn)性特征區(qū)內(nèi)的地震保險(xiǎn)費(fèi)率(含房屋自身及室內(nèi)資產(chǎn)的損失)計(jì)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(duì)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(shí),從地震危險(xiǎn)性特征I區(qū)到III區(qū),在將來投保時(shí)所需的地
震保險(xiǎn)費(fèi)率基本呈逐漸增大的趨勢(shì),尤其是III區(qū)的地震保險(xiǎn)費(fèi)率要明顯高于其它兩個(gè)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(xiǎn)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(xiǎn)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(jí)破壞對(duì)應(yīng)的自身破壞和室內(nèi)財(cái)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(gè)地震危險(xiǎn)性特征區(qū)內(nèi),無構(gòu)造措施或砂漿強(qiáng)度等級(jí)低的房屋所需要付出的地震保險(xiǎn)費(fèi)率也較高,反之構(gòu)造措施完善、砂漿強(qiáng)度等級(jí)高的房屋,其地震保險(xiǎn)費(fèi)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(xiǎn)費(fèi)率就越高。
(3)結(jié)構(gòu)模型和所處地震危險(xiǎn)性特征區(qū)相同,農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和縣城這3個(gè)層次和地區(qū)的地震保險(xiǎn)費(fèi)率也不同。當(dāng)構(gòu)造措施相同時(shí),農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、縣城房屋的保險(xiǎn)費(fèi)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(biāo)準(zhǔn)不同,縣城地區(qū)發(fā)生同樣破壞時(shí)損失比最大。
(4)世界各國地震保險(xiǎn)費(fèi)率的大致取值范圍為0.1‰~9‰,本文計(jì)算所得的地震保險(xiǎn)費(fèi)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)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(xiǎn)費(fèi)也較小,也從另一個(gè)角度證明了將村鎮(zhèn)建筑分為農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、縣城3個(gè)層次來設(shè)計(jì)建造房屋是合理的。
本文針對(duì)村鎮(zhèn)建筑,在考慮不同地區(qū)地震危險(xiǎn)性特征差異,同時(shí)分層次制定基于性態(tài)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,基于不同層次、不同設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的村鎮(zhèn)建筑地震易損性分析結(jié)果,運(yùn)用地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析及地震保險(xiǎn)的相關(guān)理論知識(shí),計(jì)算得到不同層次、不同設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的村鎮(zhèn)建筑的地震保險(xiǎn)費(fèi)率,通過典型村鎮(zhèn)建筑地震費(fèi)率的比對(duì)分析,得出如下結(jié)論:
(1)對(duì)相同結(jié)構(gòu)類型、相同構(gòu)造措施的村鎮(zhèn)建筑,當(dāng)其在不同危險(xiǎn)性特征區(qū)內(nèi)時(shí),所計(jì)算得到的地震保險(xiǎn)費(fèi)率差別較大,說明在計(jì)算保險(xiǎn)費(fèi)率時(shí)考慮不同地區(qū)的地震危險(xiǎn)性的差異是十分必要的,若采用統(tǒng)一的地震保險(xiǎn)費(fèi)率會(huì)高估或低估村鎮(zhèn)結(jié)構(gòu)保險(xiǎn)費(fèi)率的真實(shí)值。
(2)構(gòu)造措施完善、砂漿強(qiáng)度等級(jí)高的村鎮(zhèn)房屋,地震保險(xiǎn)費(fèi)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(fēng)險(xiǎn)越小,可能遭受的地震損失也越小,因此保險(xiǎn)費(fèi)率就會(huì)降低。
(3)當(dāng)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(shí),其地震保險(xiǎn)費(fèi)率將發(fā)生改變。說明設(shè)防目標(biāo)不同,其在地震中可能遭受的地震破壞和損失也不同,保險(xiǎn)費(fèi)率必將有較大差異。
綜上所述,考慮不同地區(qū)的地震危險(xiǎn)性特征,并將村鎮(zhèn)地區(qū)分3個(gè)層次來研究地震保險(xiǎn)費(fèi)率是合理的,也從地震風(fēng)險(xiǎn)分析的角度間接證明了將村鎮(zhèn)地區(qū)分3個(gè)層次來設(shè)計(jì)建造是十分必要和合理的。
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