我国除少数省份以外，都发生过6级以上破坏性地震。目前，我国城市存有大量抗震能力不足的既有住宅，据不完全统计，我国现有老旧房屋存量近160亿m2。2015年5月第五代《中国地震动参数区划图》（GB 18306）发布，多数城市区县设防目标较之前有不同程度的提高，因此，抗震能力不足的既有建筑数量将会大幅增加。本节基于互联网数据，结合政府数据及国家统计数据，通过对已有大数据进行分析，对城市既有住宅抗震能力进行了分析，为既存房屋建筑的评估与改造提供必要的支撑。
第五代《中国地震动参数区划图》发布后，随着所在地区设防目标不同程度的提高，抗震设防烈度由7度（0.1g）提高到7度（0.15g）、8度（0.2g）提高到8度（0.3g），地区的多层砌体房屋将成为最大的抗震危险源，而由7度（0.15g）提高到8度（0.2g），设防地区的已使用多年的砌体房屋将成为潜在的抗震危险源。因此，对于既存房屋建筑的评估与改造显得尤为重要。
世界各国的实践均表明，越是经济发达的地区和灾害频发的地区，各国对建设工程防灾问题重视程度也越高。我国正处于经济发展的阶段，随着城市的不断建设和发展，对于不同建造年代的城市既有建筑生命周期内抗震性能（图6.38）、震害特性等各项数据的整理与分析，以及对既有建筑寿命预测以及城市整体区域抗震能力等方面的统筹分析与把握，均起到至关重要的作用。
图6.38 汶川地震不同年代房屋建筑震害统计
北京科技大学防灾减灾研究梯队选择了75个大中城市作为分析对象，城市的选取原则为：①一、二线城市或直辖市、副省级市、省会城市；②从地级市及三线城市中选择；③考虑到城市在全国的分布情况，覆盖了全国东西中部；④兼顾考虑城市的设防烈度。
各城市抗震关键数据指标确定的依据为：能达到预期的目标；参考已有研究所使用到的参数；理清网上既存的主流数据涉及的指标。
在明确数据指标确定的依据后，从网上进行了所需数据的采集。对网上各个具有房源信息的网站（如搜房网、搜狐焦点网、新浪房产、链家地产、我爱我家等）进行了调查分析，通过搜房网、搜狐焦点网等对小区数据进行了手动采集，分别采集了包括贵阳白云区、南明区、昆明五华区、沈阳苏家屯区、南昌市东湖区等地区的住宅信息数据。从采集结果看，通过有房源信息的网站采集小区数据信息是可行的，但手动搜索工作量过大、耗时长。
最后确定的数据指标为：建造年代、占地面积、建筑面积、建筑结构类型、建筑材料、建筑层高、建筑物的用途等。
在确定数据源后，对75个城市与抗震相关的小区数据信息进行了采集，采集到的数据指标见表6.4。
表6.4 采集到的数据指标
以北京市朝阳区为例进行分析。朝阳区采集到的小区共1569个，小区占地面积缺少的有563个，占36%；小区建筑面积缺少的有509个，占32%。从数据中发现，占地面积与建筑面积大多同时缺失或同时都有。建造年代缺少的共64个，占4%，且调查发现采集到的小区住宅建造年代缺失具有随机性。建筑结构形式缺少544个，占35%；户数缺少426，占27%；容积率缺少154个，占10%。
从统计结果看出，原始数据各项指标均存在一定比例的缺失，而数据的缺失必然会影响到分析效率，因此首先对缺失数据进行了插补。缺失数据的插补应用统计学中常用的IBM SPSS Statistics软件中的缺失值分析模块，进行数据缺失值的统计与分析。各项指标的插补顺序考虑了各指标的缺失率，对缺失率较低的优先插补。
数据插补完成后，对数据信息进行了统计，朝阳区的统计结果如图6.39、图6.40所示。
在插补统计完成后，我们对数据指标的户数与统计年鉴结果进行了比较。由总户数、平均家庭户人口可估算出朝阳区的总人口为444.6万人，由2010年人口普查结果知，朝阳区总人口为354.5万人，考虑到2010—2015年的人口增长率，推算得到朝阳区2015年总人口约为441.8万人，可知误差率为0.63%。
栋数计算完成后，对数量进行了验证。通过查看百度地图上的小区栋数，与计算结果进行了比较，计算栋数与实际栋数的比较的散点图如图6.41所示。
图6.39 不同建造年代的砖混和钢筋混凝土结构建筑面积
图6.40 不同建造年代砖混和钢筋混凝土结构住宅的栋数
在小区栋数计算完成后，采用群体震害预测法，以北京市朝阳区为例，通过建立震害矩阵，对不同建造年代、不同结构形式的住宅进行分析，研究了既有住宅在不同强度地震下的破坏情况及由此造成的人员伤亡数。
震害矩阵计算步骤如下：
（1）确定要计算的地震的加速度峰值k（g）。
（2）由表6.5选定计算结构对应设防标准的屈服加速度，作为它的概率密度分布的均值。
（3）由表6.6选定j级破坏对应的延性率的中位数
，算出对应的
。
图6.41 计算栋数与实际栋数比较(www.xing528.com)
（4）计算j级破坏对应的屈服加速度值：
式中：β为计算结构的谱放大系数。
（5）由确定强度的地震作用下发生各种破坏状态的概率函数计算地震强度为k时，该类结构发生j级破坏的概率。
表6.5 典型建筑各类标准的屈服加速度
表6.6 结构破坏状态与延伸率的关系
以《建筑抗震设计规范》为例，不同强度地震作用下房屋的破坏矩阵见表6.7和表6.8。
表6.7 设防烈度为8度地区钢筋混凝土结构的震害矩阵
续表
表6.8 设防烈度为8度地区砖混结构的震害矩阵
朝阳区共54个商圈，在地震峰值加速度为0.2g时，各商圈不同破坏状态占总区域对应破坏状态的比率如图6.42～图6.44所示。
图6.42 各商圈中等破坏占区域总中等破坏的比率
从分析结果可以看出，地震峰值加速度为0.2g时，朝阳区部分商圈震损面积比率较大；部分商圈震损面积比率虽相对较少，但震损房屋数量比率较大，都是潜在的危险区。
对于住宅加固，应根据震害预测结果，根据灾情的严重程度，依次分区域进行加固。另外，应考虑到第五代区《中国地震动参数区划图》颁布后，设防烈度的提高，将加固优先级提高，北京朝阳区由8度（0.2g）一组，提升为8度（0.2g）二组。
图6.43 各商圈严重破坏占区域总严重破坏的比率
图6.44 各商圈中等破坏以上占总区域中等破坏以上的比率
在以上分析基础上，基于4种方法（美国Whitman等人提出的方法、美国ATC-13方法、尹之潜提出的方法、日本建筑学会提出的方法）对北京市朝阳区的人员伤亡情况进行了计算，并就计算结果进行比较，如图6.45所示为死亡人数对比图，图6.46所示为受伤人数对比图。
通过比较可知：
（1）在实际发生地震强度较低的情况下，计算结果基本一致。
（2）在地震强度较高的情况下，人员死伤人数相差2～3倍，但还属一个量级，这主要与人员密集程度及是否考虑二次灾害等有关。
图6.45 不同计算方法死亡人数比较
图6.46 不同计算方法受伤人数比较
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