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引言

生活在北京等大城市的居民，乘坐电梯已经是每天生活的日常。不少朋友们也都曾遭遇过电梯故障被关在电梯里面的经历。电梯作为一个竖向高速运动的机械，对轨道平顺性和振动都有非常严格的要求，一旦遭遇地震导致建筑的变形或者振动超过一定范围，电梯或是因为运动受阻，或是主动为了安全目标，就会突然停止，进而会导致电梯里面的乘客被困。

同样作为日常生活交通工具，地铁、桥梁、道路地震下的性能已经得到了大量的研究，而对于地震下电梯性能的研究还较少， 一个突出问题就是： 类似北京这样的大城市，在上班高峰时间如果发生地震，将会有多少人被关在电梯里面？

研究技术路线

为此，我们建议了如图1所示的技术路线。 该技术路线通过蒙特卡洛模拟，以考虑不同随机性的影响 。

首先 通过课题组提出的城市抗震弹塑性分析方法， 获得 目标区域每栋建筑的 楼面加速度 以及 层间位移角信息 。

接着 根据每栋建筑的地震响应、电梯所在楼层、以及FEMA建议的电梯的易损性曲线， 估计电梯的损伤状态 。

然后 通过实地调研，获得电梯内部不同时间段的人员密度（如上下班高峰时间人就多，午夜时间人就少），进而 获得被困电梯的人员数量 。

从以上分析可见，无论是地震输入，还是地震下电梯所在的楼层，还是电梯内部的人员数量，都是一个 高度随机变化 的数值，所以我们需要通过 蒙特卡洛模拟 ，来估计实际电梯中被困人员的统计分布。

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案例分析

我们选择了一个典型的北京社区（图2），开展分析。

通过实地调查电梯数量，并 逐栋建筑统计不同时段的电梯内人数 （图3）。可以发现，办公室、学生宿舍，每天有四个高峰，分别对应上班/上学、下班/放学，以及午餐时间；而住宅只有两个高峰；教学楼的高峰情况则和上下课的时间密切相关。此外， 建筑层数对电梯内部人员分布也影响显著 ，高层建筑人们更倾向于使用电梯。

我们根据场地特征选择了11条地震记录，计算 不同地震强度 下电梯内部被困人员的数量，其统计规律如图4所示。地震强度越大，被困的人员数量也就越多。

类似的，我们还可以得到不同地震强度下， 不同时段 各建筑内部被困电梯人数的分布，如图5所示。考虑到电梯内被困人员的解救需要专业人员甚至专业装备，现阶段相关的防灾准备还颇为不足。

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结论

我国自唐山地震后，已经47年未曾在大城市发生过严重地震灾害，而这过去的47年，又是中国城市化最快的阶段。高度密集的城市蕴藏着大量的灾害风险，很多风险此前 并未充分暴露 ，因而成为城市防灾的 盲区和痛点 。例如，本文研究的地震引起人员被困电梯的问题就是一个典型的案例。仅一个社区在地震下就可能会有上百人被困电梯，按比例推广至全北京范围，高峰时间发生地震被困电梯的人员可能 数以万计 。如果缺乏必要的防灾预案，则可能导致严重的灾害隐患。而现阶段国内外相关问题的研究都非常缺乏，亟需开展相关研究。

我们认为，落实“防灾减灾以防为主”，解决“Known Knowns”（已知的风险）很重要。而 “Unknown Unknowns”（未知的风险） 更应成为城市防灾研究关注的重点。