(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210722750.4 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 四川大学 地址 610065 四川省成 都市一环路南 一段 24号 (72)发明人 王健泽　查军龙　戴靠山　黄勤勇　 (74)专利代理 机构 郑州万创知识产权代理有限 公司 41135 专利代理师 任彬 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/12(2006.01) (54)发明名称 一种基于地震损失的建筑业态组合决策方 法 (57)摘要 本发明公开了一种基于地震损失的建筑业 态组合决策方法， 属于地震工程技术领域； 该方 法旨在为建筑业主提供投资决策参考， 也可为财 产险与巨灾保险厘定保费提供决策依据。 包括以 下步骤： 建立目标建筑数值模型； 依托场地特征 与设计反应谱选择地震动， 计算目标建筑结构在 地震作用下的响应： 统计业主方关于建筑业态组 合的要求限制及最终备选方案个数n； 统计不同 业态下的构 件信息； 通过常见业态组合方案计算 建筑不同业态组合下的地震损失差异； 基于遗传 算法求取符合要求的n个建筑业态组合方案； 业 主方选择最终设计方案。 本发明采用基于构件的 地震损失计算方法， 提出基于遗传算法的业态组 合优化设计方法与决策方法， 能够快速确定最优 建筑业态设计方案 。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 115099090 A 2022.09.23 CN 115099090 A 1.一种基于地震损失的建筑业态组合决策 方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1、 建立单体建筑模型： 单体建筑通过OpenSees开源或商业有限元软件建立简化数值 模型； S2、 获取结构地震响应： 依托场地特征与设计反应谱选择地震动， 计算目标建筑结构在 地震作用下的响应， 包括 参数层间位移角、 楼层加速度和残余 位移角； S3、 统计业主方关于建筑业态 组合的要求限制： 询问业主方关于建筑业态要求的限制， 鉴于不同业主商业需求及个人风险偏向存在主观差异， 收集和统计业主利益需求方关于建 筑业态组合的要求限制， 包括基本业态类型、 最终备选方案个数n； S4、 统计不同业态下的结构构件与非结构构件信息： 根据上述步骤S3确定a种基本业态 类型， 统计基本业态下 的构件信息； 通过实际调研与既有公开数据库获取不同建筑业态下 的非结构 构件种类、 数量、 不同损伤状态下的修复价格， 以及地震易损性模型； S5、 通过常见业态组合方案计算建筑不同业态组合下的地震损失差异： 假设商业建筑 楼层数为k， 随机组合后的备选方案为ak种， 初设b种常见业态组合方案， 以经济损失计算， 得到给定地震动强度下的预期地震经济损失总平均值和预期年损失； 给定地震动强度下的预期地震经济损失总平均值的计算公式为： E(LT|IM)＝E(LC|IM)+E(LD|NC,IM)+E(LR|NC∩ND,IM)， 式中， E(LT|IM)表示给定地震动 强度下的预期地震经济损失总平均值， E(LC|IM)表示给定地震动强度下的预期建筑发生倒 塌时的地震经济损失， E(LD|NC,IM)表示给定地震动强度下的建筑不发生倒塌但建筑需要 拆除和重建情况下的预期地震经济损失， E(LR|NC∩ND,IM)表示给定地震动强度下的建筑 不发生倒塌且可修复的情况 下的预期地震经济损失； 预期年损失的计算公式为： 式中， EAL用来表征地震灾害 可能导致的经济损失， 为地震危险性曲线一阶导， λIM表示超过某一特定地震动强度 参数IM的平均年频率； S6、 基于遗传算法求取符合要求的n个备选方案： 依托基于构件的地震损失评估方法， 获取建筑损伤、 人员伤亡信息， 同时以年平均损失作为适应度函数， 利用遗传算法快速获取 符合上述 步骤S3要求的n个建筑业态组合方案； S7、 业主方选择最终建筑业态设计方案： 提供上述步骤S6中获取的备选方案的详细地 震风险信息， 供业主方综合 考量， 从而选择最优方案， 同时承保方厘定保险费用。 2.根据权利要求1所述的一种基于地震损失的建筑业态组合决策方法， 其特征在于： 所 述步骤S1中， 单体建筑选择不同业态的建筑， 包括单栋商用建筑集成综合体、 商业零售、 办 公、 酒店。 3.根据权利要求1所述的一种基于地震损失的建筑业态组合决策方法， 其特征在于： 所 述步骤S4中， 不同建筑业态下的构件信息， 基于目前公开的建筑业态构件分布模型与地震 易损性数据库获取； 另外通过实际调研数据， 合理补充与修 订不同业态内部的构件信息 。 4.根据权利要求1所述的一种基于地震损失的建筑业态组合决策方法， 其特征在于： 所 述步骤S5中， 给定地震动强度下的预期建筑发生倒塌时的地震经济损失E(LC|IM)的计算公权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115099090 A 2式为： E(LC|IM)＝P(Col|IM) ·Costreplace， 式中， P(Col|IM)为给定地震动强度下的倒塌概率， Costreplace为建筑替换成本； 给定地震动强度下的建筑不发生倒塌但建筑需要拆除和重建情况下的预期地震经济 损失E(LD|NC,IM)的计算公式为： E(LD|NC,IM)＝E(LD|IM)·(1‑P(Col|IM))， 式中， E(LD|IM)＝P(Demo|IM) ·(Costreplace+Costdemo‑Benefitrecycle)， Costdemo和Benefitrecycle分别为建筑拆迁成本和拆迁回收材料收益， 根据现有公开数据 可知， 建筑拆迁成本和拆迁回收材料收益两者大致相当， 故上式简化为： E(LD|IM)＝P(Demo |IM)·Costreplace， P(Demo|IM)为 不可修下建筑需拆除的概 率； 给定地震动强度下的建筑不发生倒塌且可修复的情况下的预期地震经济损失E(LR|NC ∩ND,IM)的计算公式为： 式中， tStory表示建筑楼层总层数， Groupi表示第i层的所有性能组数量总和， DSj表示 第j个性能组对应的所有损伤的状态数量， P(DSjk|IM)表示给定地震强度下建筑内部第j个 性能组超越第k损伤状态的概率， Qij表示第i层第j个性能组的数量， P(Demo|NC,IM)表示给 定地震强度下建筑未发生倒塌但破坏程度需要拆除重建的超 越概率。 5.根据权利要求4所述的一种基于地震损失的建筑业态组合决策方法， 其特征在于： 所 述步骤S5中， 不可修下建筑需拆除的概 率P(Demo|IM)的计算公式为： 式中， RSDR为层间残余变形， 建筑是否可修则依据层间残余变形判定， 假定在T年内地 震的发生率服从泊松分布， 计算倒塌概率Pc， 其计算公式为： λc表示平均年倒塌 频率， 建筑倒塌风险通过年平均倒塌概率反映， 其计算公式为： P(C|IM)表示倒塌易损性曲线。 6.根据权利要求1所述的一种基于地震损失的建筑业态组合决策方法， 其特征在于： 所 述步骤S5中， 不同业态下 的人员模型数量及伤亡率模型参考既有公开数据库和文献资料； 人员伤亡部 分参考商业意外保险的伤亡赔付规定， 并将伤亡人数转化为修复费用计算地震 损失。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115099090 A 3