戴君武，柏文，周寶峰，劉榮恒

（1.中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所地震工程與工程振動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150080；2.地震災(zāi)害防治應(yīng)急管理部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150080）

引言

自20世紀(jì)90年代初第一座隔震建筑落成以來(lái)，以疊層橡膠支座應(yīng)用為標(biāo)志的現(xiàn)代建筑隔震技術(shù)在我國(guó)已有近30年的發(fā)展歷程［1－5］。據(jù)不完全估計(jì)，截止到2022年9月，我國(guó)已經(jīng)建成和在建的隔震建筑，包括住宅、學(xué)校、醫(yī)院、辦公、博物館等各類隔震建筑總數(shù)應(yīng)該已超過(guò)12 000棟，居世界領(lǐng)先地位。尤其是在2021年《建設(shè)工程抗震管理?xiàng)l例》（中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院令第744號(hào)）發(fā)布實(shí)施以來(lái)［6］，隔震建筑建設(shè)總量更是突飛猛進(jìn)，2021年下半年到2022年，盡管受疫情反復(fù)等不確定性因素的影響，全國(guó)新開(kāi)工建設(shè)隔震建筑總量保守估計(jì)至少也在2 000棟以上。建筑隔震技術(shù)本身也經(jīng)歷了從實(shí)驗(yàn)室到實(shí)用化［7－10］，從普通橡膠支座［11－12］、鉛芯橡膠支座［13－14］到高阻尼橡膠支座［15－16］，再到摩擦擺［17－20］以及復(fù)合三維隔震裝置［21－25］的發(fā)展壯大，并走向?yàn)楣こ探绾痛蟊娝邮艿南鄬?duì)成熟技術(shù)的發(fā)展歷程［26－30］。

然而，建筑隔震技術(shù)的發(fā)展也并非一帆風(fēng)順，也要經(jīng)歷地震的嚴(yán)酷考驗(yàn)。在2008年汶川8.0級(jí)特大地震、2013年蘆山7.0級(jí)地震中［31－33］，當(dāng)?shù)馗粽鸾ㄖ晒Φ亟?jīng)受了破壞性地震的考驗(yàn)，成為過(guò)去十多年間推動(dòng)隔震技術(shù)迅速發(fā)展并廣泛應(yīng)用的重要因素。與汶川特大地震、蘆山地震中隔震建筑的關(guān)鍵隔震裝置完全未遭受破壞不同，2022年9月5日發(fā)生的四川瀘定6.8級(jí)地震，成為自20世紀(jì)90年代我國(guó)第1棟隔震建筑落成以來(lái)，第1次發(fā)現(xiàn)隔震支座和配套阻尼器裝置在2棟不同隔震建筑中分別遭受破壞的案例。雖然汶川地震震級(jí)更大，但實(shí)際上，當(dāng)時(shí)完全沒(méi)有遭受破壞的甘肅隴南市武都區(qū)北山郵電局隔震住宅樓距震中較遠(yuǎn)，震中距約300 km。與之相比，2013年蘆山地震中的蘆山縣人民醫(yī)院隔震門(mén)診樓距震中則相對(duì)較近，震中距約20 km，地震中主體結(jié)構(gòu)雖保持基本完好但隔震構(gòu)造遭到破壞。而此次瀘定6.8級(jí)地震中，隔震支座和配套阻尼器分別位于磨西鎮(zhèn)和燕子溝鎮(zhèn)與磨西鎮(zhèn)的交界處，震中距分別僅約為6.9 km和8.9 km，距震中更近。

1 瀘定6.8級(jí)地震影響區(qū)內(nèi)隔震建筑震害現(xiàn)象

地震發(fā)生以后，筆者參加了由中國(guó)地震局組織的工程震害科學(xué)考察工作，考察了此次地震6～9度影響區(qū)范圍內(nèi)瀘定、康定兩市共7棟隔震建筑，7棟隔震建筑的基本信息見(jiàn)表1?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其地震表現(xiàn)總體可以歸納為橡膠隔震支座破壞（表1中的1#樓）、隔震配套阻尼器破壞（表1中的2#樓）以及隔震構(gòu)造破壞等3類現(xiàn)象。

表1 瀘定6.8級(jí)地震6～9度影響區(qū)內(nèi)7棟隔震建筑基本信息及地震表現(xiàn)Table 1 Basic information and seismic performance of the 7 isolated buildings during the Luding Ms6.8 earthquake

1.1 橡膠隔震支座破壞

建成于2016年的1#樓，是此次瀘定6.8級(jí)地震影響區(qū)內(nèi)靠震中最近的一棟隔震建筑，也是國(guó)內(nèi)外首次發(fā)現(xiàn)隔震支座在地震中遭到嚴(yán)重破壞的隔震建筑。該建筑位于此次地震影響9度區(qū)，屬典型的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，按照第五代地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖［34］，其設(shè)防烈度應(yīng)為9度0.4 g，功能上既有辦公又有宿舍，上部結(jié)構(gòu)4層，未設(shè)電梯，隔震層設(shè)置于上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)之間，柱網(wǎng)布置為橫4×縱8，每個(gè)柱底設(shè)置一只橡膠支座，全部采用橡膠隔震支座共計(jì)32只，包括布置在結(jié)構(gòu)四周柱底直徑600的橡膠支座20只、布置在內(nèi)走廊柱底直徑700的橡膠支座12只。

圖1 表1中的1#樓隔震層橡膠支座破壞狀態(tài)Fig.1 The damage details of the rubber bearings in the 1#building

1.2 隔震配套阻尼器破壞

此次瀘定地震中，表1中的2#樓隔震層中與橡膠支座配套使用的黏滯阻尼器遭到嚴(yán)重破壞，成為減隔震建筑發(fā)展30年來(lái)國(guó)內(nèi)外第一個(gè)地震導(dǎo)致隔震層配套阻尼器嚴(yán)重破壞的案例。該建筑位于燕子溝鎮(zhèn)靠近磨西鎮(zhèn)的交界處，位于此次地震影響的8度區(qū)內(nèi)，其上部主體結(jié)構(gòu)屬典型的鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度9度0.4 g，平立面較為規(guī)則，隔震層以上主體結(jié)構(gòu)6層，標(biāo)準(zhǔn)層柱網(wǎng)布置為橫4×縱12，隔震層柱網(wǎng)布置為橫4×縱14，共設(shè)置54只直徑1 100的橡膠隔震支座（LRB型46只、LNR型8只），沿結(jié)構(gòu)2個(gè)主軸方向各布置黏滯阻尼器6只（VFD，設(shè)計(jì)阻尼力700 kN，設(shè)計(jì)位移600 mm），共12只。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該建筑隔震層中的所有54只橡膠隔震支座震后全部保持基本完好狀態(tài)，除少量邊緣帶鉛芯LRB型支座存在一定的震后側(cè)向殘余變形外，未發(fā)現(xiàn)支座外觀不均勻殘余變形或裂縫。而隔震層中與橡膠隔震支座配套使用的所有12只黏滯阻尼器卻遭到不同程度的破壞，如圖2所示。其中沿結(jié)構(gòu)橫軸向布置的6只阻尼器中，有2只發(fā)生了阻尼桿屈曲破壞，其中1只阻尼器發(fā)生中部向下的受彎屈曲破壞，并致兩端錨耳均發(fā)生向下翹曲變形。另1只阻尼器發(fā)生上端部連接板錨固破壞的同時(shí)，還在靠近上端位置發(fā)生了阻尼桿屈曲破壞。沿結(jié)構(gòu)橫向布置的另外4只和沿結(jié)構(gòu)縱向布置的所有6只阻尼器，即所有12只阻尼器中的10只，均因端部連接板發(fā)生了不同程度的錨固破壞而失效。值得注意的是，所有發(fā)生錨固失效破壞的11只阻尼器的破壞位置，均發(fā)生在阻尼器上端與上部結(jié)構(gòu)連接的錨固墩下端。與此形成鮮明對(duì)比的是，阻尼器與橡膠隔震支座基礎(chǔ)墩臺(tái)連接的下端連接均保持完好狀態(tài)。

圖2 表1中的2#樓隔震層配套阻尼器破壞狀態(tài)Fig.2 The damage details of the rubber bearings in the 2#building

從11只阻尼器的上連接端板錨固破壞特點(diǎn)來(lái)看，大致分為3種形式：一是以每個(gè)上端板所屬的所有15根錨筋根部與阻尼器連接端板之間的整齊斷裂脫離為主，應(yīng)屬錨筋根部與端板之間的焊縫失效破壞；二是端板錨筋裹挾錨固區(qū)混凝土整體拔出脫離錨墩的失效破壞，應(yīng)屬錨墩端部混凝土約束不足失效破壞；三是上述2種破壞形式的過(guò)度狀態(tài)，即錨墩下端在阻尼器的往復(fù)推拉作用下，發(fā)生了混凝土的正面局部拉壓碎裂和錨墩在推力作用下的側(cè)面斜向剪切裂縫。但所有10只未發(fā)生阻尼桿屈曲失穩(wěn)的阻尼器上端連接的錨固失效破壞有一個(gè)共同特點(diǎn)，那就是與其下錨墩和發(fā)生了阻尼桿屈曲失穩(wěn)破壞的2只沿結(jié)構(gòu)橫軸向布置的阻尼器的上錨墩尺寸相比，這10只上端連接板錨固失效的阻尼器的上錨墩截面尺寸明顯偏小，橫向尺寸僅約比阻尼器上端連接板略寬。較小的上錨墩尺寸一方面會(huì)導(dǎo)致因錨固不足產(chǎn)生的阻尼器端部連接破壞，并由于連接破壞塑性變形緩沖，使得不足以產(chǎn)生導(dǎo)致阻尼器屈曲的較大壓力和速度條件；另一方面即使端板錨固雖然沒(méi)有完全失效，但也因上錨墩本身側(cè)向剛度較小，難以產(chǎn)生足夠大到致使阻尼器發(fā)生屈曲失穩(wěn)的壓力和速度條件。這或許正是這10只阻尼器僅發(fā)生端板錨固連接失效破壞，而阻尼器本體并未發(fā)生屈曲失穩(wěn)破壞的主要原因。同樣的原因，另外2只發(fā)生屈曲失穩(wěn)破壞的阻尼器中，1只中部失穩(wěn)的阻尼器則因上下兩端錨墩的側(cè)向剛度均足夠大且錨固足夠強(qiáng)，致使在阻尼桿發(fā)生拉伸變形后，上部結(jié)構(gòu)反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，阻尼器兩端錨墩的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了足以導(dǎo)致阻尼桿來(lái)不及回縮的速度和壓力，致使阻尼桿瞬間發(fā)生中部屈曲；剩余1只既發(fā)生了端部連接板錨固失效破壞、又產(chǎn)生了阻尼桿靠近端部屈曲的阻尼器，原因則是上連接端板首先因錨固不足，在上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大側(cè)向變形過(guò)程中，致使發(fā)生錨固受拉失效破壞且未完全脫離錨墩，而在隨后的結(jié)構(gòu)反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于阻尼桿兩端的錨墩剛度仍足夠大，產(chǎn)生了足以導(dǎo)致阻尼桿來(lái)不及回縮的速度和壓力，并超過(guò)了阻尼器的受壓臨界失穩(wěn)條件，令其不得不發(fā)生屈曲破壞。

1.3 隔震構(gòu)造破壞

應(yīng)該說(shuō)，隔震構(gòu)造破壞問(wèn)題早在10年前就已經(jīng)暴露出來(lái)，典型的案例是蘆山縣人民醫(yī)院門(mén)診樓。該樓是汶川地震以后設(shè)計(jì)建造并于2012年投入使用的隔震建筑，位于蘆山縣城所在地蘆陽(yáng)鎮(zhèn)，在2013年蘆山7.0級(jí)地震中，該樓處于地震影響8度區(qū)邊緣并靠近9度區(qū)的過(guò)渡地帶，震中距約20 km，地震中其上部結(jié)構(gòu)基本保持完好，與該醫(yī)院內(nèi)未采用隔震技術(shù)并在地震中完全喪失使用功能的其它5棟傳統(tǒng)抗震建筑形成鮮明對(duì)比，成為我國(guó)隔震建筑接受地震檢驗(yàn)的成功案例。然而當(dāng)時(shí)該建筑所暴露出來(lái)的主體結(jié)構(gòu)撞擊周邊散水蓋板、隔震支座周邊撞擊圍護(hù)墻、隔震溝擋墻等隔震構(gòu)造破壞，以及由于瞬間撞擊引起的建筑內(nèi)墻裝修局部瓷磚脫落、個(gè)別辦公家具傾倒等沒(méi)有導(dǎo)致嚴(yán)重破壞的問(wèn)題，并未引起工程界足夠的重視。此次瀘定地震中磨西鎮(zhèn)附近的2#樓，再一次暴露出較為突出的相鄰建筑分隔縫封板連接撕裂、出入口臺(tái)階結(jié)構(gòu)碰撞、散水蓋板地面碰撞撕裂等隔震構(gòu)造破壞問(wèn)題，引起了多方關(guān)注。

實(shí)際上，通過(guò)對(duì)此次瀘定地震災(zāi)區(qū)共7棟使用減隔震技術(shù)的建筑調(diào)查發(fā)現(xiàn)，如表1和圖3所示，7棟隔震建筑均存在不同程度的影響隔震層功能正常發(fā)揮的隔震構(gòu)造設(shè)計(jì)施工不當(dāng)問(wèn)題，如：（1）隔震層內(nèi)隔墻或外維護(hù)墻沿隔震支座所在的柱邊砌筑至梁底或板底、以致完全擋死隔震支座的自由活動(dòng)空間；（2）周邊散水蓋板地面硬化未預(yù)留伸縮隔離縫；（3）隔震溝局部寬度不足或完全回填；（4）穿越或進(jìn)入地下隔震層的樓梯未設(shè)置上下隔離縫；（5）室外后裝疏散樓梯緊貼主體結(jié)構(gòu)并固定于室外地坪且未設(shè)置足夠的隔震層自由變形空間；（6）與相鄰非隔震建筑或建筑出入口的臺(tái)階分隔縫設(shè)置不當(dāng)；（7）穿越隔震層的各類管道均未設(shè)置可適應(yīng)隔震層水平變形的柔性連接等問(wèn)題普遍存在，導(dǎo)致地震時(shí)隔震裝置不能正常啟動(dòng)、隔震功能難以得到完全充分發(fā)揮，當(dāng)?shù)卣鹱饔脤?dǎo)致的上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大反應(yīng)時(shí)，即首先需要突破周邊不當(dāng)構(gòu)造措施的束縛，以沖擊碰撞的方式，迫使發(fā)生不應(yīng)出現(xiàn)的隔震建筑周邊地坪破壞、墻體和屋面連接破壞，甚至在較大的瞬間撞擊作用下，導(dǎo)致建筑內(nèi)部分填充墻裂縫、裝修破壞，以及走廊內(nèi)消防栓柜門(mén)、配電柜柜門(mén)打開(kāi)，室內(nèi)辦公桌抽屜滑出，浮置在桌面的玻璃鏡框摔落地面，浮置的消防氣瓶水平移位，甚至室內(nèi)精密敏感的醫(yī)療設(shè)備功能故障或破壞問(wèn)題?？梢哉f(shuō)，因隔震構(gòu)造措施不當(dāng)，使得隔震建筑能夠保證設(shè)防地震條件下正常使用功能設(shè)防目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)大打折扣。

圖3 表1中的3#～7#樓存在的隔震構(gòu)造問(wèn)題Fig.3 The constructional problems of buildings 3#～7#in Table 1

2 震害原因

從客觀的角度看，上述分別出現(xiàn)在2棟不同隔震建筑中的橡膠隔震支座、隔震配套阻尼器嚴(yán)重破壞問(wèn)題的發(fā)生，既與2棟建筑距震中較近（<10 km），場(chǎng)地地形較為特殊，對(duì)地震動(dòng)有明顯的放大作用，地震動(dòng)較為強(qiáng)烈有關(guān)，也與分屬2棟不同建筑的橡膠支座和黏滯阻尼器本身的產(chǎn)品實(shí)際性能和質(zhì)量有關(guān)。

2.1 地震動(dòng)特征

此次地震在2棟受損嚴(yán)重的隔震建筑附近的磨西鎮(zhèn)中心，恰好有一個(gè)隸屬于國(guó)家地震預(yù)警與烈度速報(bào)臺(tái)網(wǎng)的烈度觀測(cè)臺(tái)，該烈度臺(tái)震中距約7.3 km，位于表1中的1#樓和2#樓之間，基本上3點(diǎn)可連為一直線。1#樓位于該烈度臺(tái)西南方向更靠近震中的位置，二者直線距離約1 km；2#樓位于該烈度臺(tái)的東北方向更遠(yuǎn)離震中的位置，二者直線距離約3 km。該烈度臺(tái)的加速度記錄數(shù)據(jù)（表2）可以作為1#和2#這2棟隔震建筑震害原因量化分析的基本依據(jù)。

表2 磨西鎮(zhèn)中心烈度觀測(cè)臺(tái)地震動(dòng)記錄基本信息Table 2 Basic information of ground motion records observed in Moxi town

從表2可見(jiàn)，該烈度臺(tái)記錄到的EW向PGA達(dá)0.52 g，假設(shè)在此強(qiáng)度的地震動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)隔震層已進(jìn)入較強(qiáng)非線性耗能狀態(tài)，系統(tǒng)水平向一階振型的等效阻尼比假設(shè)為20%，在約<2.5 s的中短周期段上，EW向加速度反應(yīng)譜值已大幅超過(guò)本地設(shè)防地震加速度反應(yīng)譜值甚至達(dá)到罕遇地震反應(yīng)譜的水平，如圖4（d），但在2.5 s以后的較長(zhǎng)周期段上3個(gè)分量的加速度反應(yīng)譜值均迅速衰減；EW向PGV達(dá)638 mm/s，如圖4（b），速度時(shí)程呈明顯的不對(duì)稱脈沖特征，且其譜值在約0.7 s左右達(dá)到峰值后的較長(zhǎng)周期段上一直維持較高水平，如圖4（e）；EW向PGD達(dá)127 mm，如圖4（c），且3個(gè)方向記錄分量的位移時(shí)程也均表現(xiàn)出非常突出的不對(duì)稱單向脈沖特征，其反應(yīng)譜值也分別都在1.5 s左右達(dá)到峰值后的長(zhǎng)周期段上一直維持較高水平（如圖4（f））。同時(shí)，從圖4（d）所示的地震動(dòng)UD向加速度反應(yīng)譜（5%阻尼比）可以看出，在約0.04～0.1 s的短周期段上，加速度反應(yīng)譜值達(dá)到了超過(guò)1.0 g的較高水平。

圖4 磨西鎮(zhèn)中心烈度觀測(cè)臺(tái)記錄時(shí)程與反應(yīng)譜Fig.4 Time histories and related spectra of the ground motion records observed in Moxi town

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，假設(shè)表1中1#樓（上部結(jié)構(gòu)4層）的水平向基本自振周期為2.5 s，2#樓（上部結(jié)構(gòu)6層）的水平向基本自振周期為3 s，由該烈度臺(tái)的速度和位移反應(yīng)譜圖可以判定，如果不考慮離震中更遠(yuǎn)的2#樓（震中距約8.5 km）所處場(chǎng)地的地震動(dòng)衰減，也不考慮更靠近震中的1#樓（震中距約6.5 km）場(chǎng)地的地震動(dòng)加強(qiáng)效應(yīng)，1#樓和2#樓的上部結(jié)構(gòu)EW向速度反應(yīng)將分別高達(dá)812 mm/s和785 mm/s（如圖4（e）），最大位移反應(yīng)將分別達(dá)到約160 mm和161 mm（如圖4（f））。

2.2 橡膠支座震害原因

1#樓橡膠支座尤其是直徑為600的橡膠支座遭到嚴(yán)重破壞的原因，大致可以歸結(jié)為一個(gè)外在原因和2個(gè)內(nèi)在原因，外在原因是結(jié)構(gòu)遭受的地震動(dòng)作用大，內(nèi)在原因是支座自身實(shí)有的抗變形能力或強(qiáng)度不足以抵抗所遭遇的地震動(dòng)作用，即如下3個(gè)方面原因：

一是地震動(dòng)的強(qiáng)烈作用結(jié)果，是外在原因。位于磨西鎮(zhèn)中心的烈度臺(tái)地震動(dòng)記錄分析結(jié)果表明，雖然此次地震產(chǎn)生的地震動(dòng)強(qiáng)震持續(xù)時(shí)間較短，僅約不足8 s，EW向地面加速度峰值0.52 g也僅略超當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)防加速度9度（0.4 g）水平，但卻在啟動(dòng)瞬間即分別在EW和NS這2個(gè)水平方向產(chǎn)生了單循環(huán)持時(shí)分別為1.56 s和0.86 s、PGV高達(dá)638 mm/s和457 mm/s的速度脈沖，以及持時(shí)分別為2.2 s和3.4 s、PGD達(dá)127 mm、109 mm的位移脈沖，這樣的脈沖持時(shí)已經(jīng)非常接近1#樓的結(jié)構(gòu)基本自振周期，較大的EW向和NS向脈沖聯(lián)合作用促使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的水平位移和一定的轉(zhuǎn)動(dòng)位移，引起上部結(jié)構(gòu)搖晃，并在橡膠支座內(nèi)產(chǎn)生較大的快速弱扭轉(zhuǎn)－剪切變形；從加速度、速度和位移時(shí)程均可看出，地面UD向位移脈沖會(huì)引起結(jié)構(gòu)的快速上下垂向位移，伴隨而來(lái)的水平向EW、NS向脈沖，將進(jìn)一步加劇上部結(jié)構(gòu)搖晃，并有可能在分布于結(jié)構(gòu)四周的邊緣支座內(nèi)產(chǎn)生較不利的拉應(yīng)力。如果按經(jīng)驗(yàn)假設(shè)該隔震結(jié)構(gòu)的豎向一階振型周期在0.1～0.2 s（5～10 Hz）之間，且假設(shè)其豎向振型阻尼比為5%，從圖4所示反應(yīng)譜可見(jiàn)，結(jié)構(gòu)豎向加速度和位移反應(yīng)譜值將分別達(dá)到1.0 g和2～8 mm；如果設(shè)定600橡膠支座的豎向剛度為2 000～3 000 kN/mm，那么在結(jié)構(gòu)自重靜載作用下（面壓一般控制在5～12 MPa之間）支座的壓縮變形僅約為1 mm左右，地震作用產(chǎn)生的2～8 mm豎向位移必然引起支座內(nèi)出現(xiàn)>5 MPa的較大豎向拉應(yīng)力，顯然該值已遠(yuǎn)超規(guī)范要求的支座設(shè)計(jì)拉應(yīng)力<1.0 MPa限值的要求，使得邊緣橡膠支座產(chǎn)生弱扭－強(qiáng)拉－剪切耦合破壞。如前所述，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果證明了這種破壞形式在靠近建筑平面端部和角部橡膠支座中的普遍存在。

2.3 隔震配套阻尼器震害原因

對(duì)高烈度區(qū)尤其是9度0.4 g設(shè)防區(qū)的近斷層（距發(fā)震斷層10.0 km以內(nèi)）隔震建筑而言，單純依靠橡膠隔震支座往往難以有效控制地震作用下的隔震層位移和減震效果，因此需要在隔震層中增加黏滯阻尼器以增大隔震系統(tǒng)附加阻尼，以有效降低上部結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，2#樓隔震層中所布置的12套黏滯阻尼器正是為此而設(shè)。遺憾的是，此次瀘定地震中，這12套阻尼器均遭到了不同形式不同程度的破壞，現(xiàn)將破壞原因簡(jiǎn)析如下：

一是地震動(dòng)的大速度脈沖作用。由圖4（b）磨西烈度臺(tái)記錄的地面運(yùn)動(dòng)速度時(shí)程可見(jiàn)，EW向PGV高達(dá)638 mm/s，如果還是假設(shè)2#樓的上部結(jié)構(gòu)2個(gè)水平主軸向自振周期均為3.0 s左右，如圖4（e），其對(duì)應(yīng)的反應(yīng)譜值（20%阻尼比）即上部結(jié)構(gòu)EW向速度反應(yīng)峰值將高達(dá)785 mm/s，EW向即結(jié)構(gòu)橫軸向阻尼器將隨之以最大785 mm/s的速度運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，NS向即結(jié)構(gòu)縱軸向阻尼器將以最大446 mm/s的速度運(yùn)動(dòng)，如圖4（e）。雙水平向快速運(yùn)動(dòng)的結(jié)果是使上部結(jié)構(gòu)分別在其橫軸向、縱軸向產(chǎn)生幅值達(dá)161 mm和149 mm的位移反應(yīng)并附加一定幅度的扭轉(zhuǎn)位移反應(yīng)。雖然12套黏滯阻尼器的設(shè)計(jì)位移均為600 mm，表面上完全可以滿足上部結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的需求，但從實(shí)際破壞模式來(lái)看，在上述峰值高達(dá)785 mm/s的速度脈沖作用下，其中11套阻尼器的錨固連接破壞證明，阻尼器在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的受拉阻尼力已超過(guò)端部連接板的實(shí)有極限錨固強(qiáng)度，致使錨墩截面較小的上端連接板錨固連接破壞；同時(shí)，從結(jié)構(gòu)橫軸向的2套阻尼器屈曲破壞模式來(lái)看，在上部結(jié)構(gòu)反向運(yùn)動(dòng)時(shí)引起的阻尼器受壓過(guò)程中，上下端剛度足夠大的較大尺寸錨墩使得這2套阻尼器受壓變形得不到釋放、實(shí)際產(chǎn)生的受壓阻尼力超過(guò)了阻尼桿的受壓屈曲失穩(wěn)臨界條件，而致其發(fā)生屈曲失穩(wěn)破壞。

二是全部12套阻尼器的實(shí)有速度能力不足。如前所述，其中11套阻尼器的受拉過(guò)程引起的端部連接錨固破壞和2套阻尼器受壓過(guò)程導(dǎo)致的阻尼桿受壓屈曲破壞充分說(shuō)明，2#樓隔震層所配套的這12套阻尼器的實(shí)際拉、壓速度能力均達(dá)不到此次地震引起的上部結(jié)構(gòu)速度反應(yīng)需求。這在一定程度上說(shuō)明，這12套阻尼器在安裝前很有可能未進(jìn)行過(guò)峰值800 mm/s級(jí)別的快速試驗(yàn)測(cè)試，而即使進(jìn)行過(guò)相關(guān)測(cè)試，也是按照常規(guī)試驗(yàn)做法，從小速度做起、逐級(jí)加載至大速度，而絕非是直接以800 mm/s級(jí)別的大速度進(jìn)行測(cè)試。實(shí)際上這種由小到大加載的測(cè)試方法與直接進(jìn)行大速度級(jí)別的快速試驗(yàn)存在明顯差別，那就是在前期的多組小速度級(jí)別的試驗(yàn)當(dāng)中，已經(jīng)通過(guò)反復(fù)摩擦潤(rùn)滑，把阻尼器的加工組裝誤差和阻尼介質(zhì)引起的阻尼桿初始運(yùn)動(dòng)隨機(jī)阻滯消除掉，而不經(jīng)小速度試驗(yàn)直接進(jìn)行的快速試驗(yàn)，則通常在前1、2個(gè)循環(huán)或前幾個(gè)循環(huán)中需要首先克服上述隨機(jī)阻滯誤差，才能使阻尼器進(jìn)入正常穩(wěn)定工作狀態(tài)。實(shí)際上這是阻尼器的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，為獲得阻尼器的穩(wěn)定工作性能參數(shù)，通常需要舍棄快速試驗(yàn)前2個(gè)循環(huán)的數(shù)據(jù)，而從第3個(gè)循環(huán)開(kāi)始作為其正常性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)。但這樣做的可能隱患在于，實(shí)際地震的發(fā)生，通常并不會(huì)給阻尼器從小到大逐級(jí)加載的“試驗(yàn)”機(jī)會(huì)，尤其是此次瀘定地震產(chǎn)生的大速度脈沖作用特點(diǎn)，如圖4（b）所示地面速度時(shí)程和圖4（e）所示地面位移時(shí)程，更是直接將結(jié)構(gòu)由靜止加載到最大速度反應(yīng)，沒(méi)有給從2020年出廠到此次地震發(fā)生已經(jīng)靜置了2年之久的12只配套阻尼器留出足夠“熱身”的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致其設(shè)計(jì)工作性能還沒(méi)有來(lái)得及正常發(fā)揮、在其初始性能不穩(wěn)定狀態(tài)下即遭破壞失效。

3 隔震技術(shù)發(fā)展亟待解決的問(wèn)題

綜上所述，30年來(lái)，我國(guó)建筑隔震技術(shù)經(jīng)歷了從2008年汶川地震到2013年蘆山地震、再到2022年瀘定地震，震中距也是由遠(yuǎn)及近的3次大地震考驗(yàn)，既表現(xiàn)出了應(yīng)有的減隔震效果，使得影響區(qū)內(nèi)隔震建筑的上部結(jié)構(gòu)都得以保持基本完好和正常的使用功能，肯定了隔震技術(shù)的良好減震性能；同時(shí)，卻也暴露出承擔(dān)消能減震關(guān)鍵功能的隔震裝置構(gòu)件本身不應(yīng)出現(xiàn)的嚴(yán)重破壞、隔震構(gòu)造關(guān)聯(lián)破壞等一些負(fù)面問(wèn)題。從前述震害原因分析結(jié)果來(lái)看，固然不可避免地存在產(chǎn)品質(zhì)量、管理監(jiān)管等方面的問(wèn)題，但從技術(shù)角度出發(fā)，主要還是應(yīng)該從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范著手，以如何更有針對(duì)性地去適應(yīng)隨機(jī)發(fā)生卻有規(guī)律可循的震動(dòng)作用特征的需求、如何更為合理可行地去約束產(chǎn)品和設(shè)計(jì)施工質(zhì)量開(kāi)展研究工作。

如前所述，此次瀘定地震所暴露出來(lái)的橡膠隔震支座和黏滯阻尼器嚴(yán)重破壞問(wèn)題，實(shí)際本質(zhì)上都反映出具備大速度脈沖特征的地震動(dòng)作用下裝置的可靠性問(wèn)題。周知，地震的發(fā)生具有非常顯著的突然性和隨機(jī)性，而大速度脈沖是大量近斷層地面運(yùn)動(dòng)的一個(gè)共性特征，從著名的1940年美國(guó)帝谷7.1級(jí)地震的El Centro記錄到此次瀘定地震的強(qiáng)震動(dòng)記錄，都表現(xiàn)出近斷層附近地面運(yùn)動(dòng)幾乎由短時(shí)微振突然快速進(jìn)入大速度沖擊劇烈振動(dòng)狀態(tài)的典型特征，如圖4（b）、（c）。這種作用特征將促使結(jié)構(gòu)構(gòu)件尤其是承擔(dān)主要消能減震作用的隔震裝置來(lái)不及“熱身”，而直接進(jìn)入大速度耗能工作狀態(tài)。而目前減隔震裝置的形式檢驗(yàn)、出廠檢驗(yàn)以及施工現(xiàn)場(chǎng)安裝前的抽樣檢驗(yàn)測(cè)試方法，都似乎沒(méi)有專門(mén)針對(duì)性措施，這對(duì)事關(guān)能否在脈沖型近場(chǎng)地震動(dòng)作用下正常發(fā)揮減震效能的減隔震裝置各環(huán)節(jié)測(cè)試提出了新要求。

《橡膠支座第一部分：隔震橡膠支座試驗(yàn)方法》（GB/T 20688.1－2007）中，“最小加載頻率為0.001 Hz”［27］的要求雖然可以滿足大多數(shù)隔震裝置生產(chǎn)廠家自有試驗(yàn)裝置的加載能力目標(biāo)，為出廠檢驗(yàn)提供方便并降低檢驗(yàn)成本，但卻容易給工程實(shí)際應(yīng)用留下隱患，并不適用于地震作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)對(duì)隔震裝置快速反應(yīng)性能的需求；“基準(zhǔn)加載頻率宜為0.5 Hz”的要求對(duì)于大多數(shù)隔震橡膠支座而言又明顯偏高，因?yàn)閷?shí)際上除少數(shù)早期建造的磚混或砌體結(jié)構(gòu)隔震建筑以外，近年來(lái)以多高層鋼筋混凝土框架、框剪以及剪力墻結(jié)構(gòu)為主的隔震建筑的基本自振周期基本都控制在2.5～4.5 s（0.2～0.4 Hz）之間，顯然把0.5 Hz作為基準(zhǔn)檢驗(yàn)頻率也不夠理想。而以“基準(zhǔn)值宜取第3次循環(huán)的測(cè)試值”作為產(chǎn)品“實(shí)測(cè)”性能的要求，對(duì)上述大速度脈沖型近場(chǎng)地震動(dòng)作用的適用性顯然也值得商榷。實(shí)際上，《建筑消能阻尼器》（JG/T 209－2012）中關(guān)于黏滯阻尼器的試驗(yàn)方法雖然明確規(guī)定以結(jié)構(gòu)基頻為基準(zhǔn)試驗(yàn)頻率是合理的［28］，但也同樣存在基準(zhǔn)性能試驗(yàn)須由小位移到大位移逐級(jí)加載、以“第3個(gè)循環(huán)所對(duì)應(yīng)的阻尼系數(shù)、阻尼指數(shù)作為實(shí)測(cè)值”的局限性，難以滿足地震動(dòng)脈沖作用特征需求的類似問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題，建議：（1）在隔震設(shè)計(jì)分析中，除不同設(shè)防水平對(duì)應(yīng)的加速度、層間位移參數(shù)需要關(guān)注外，尚須給出隔震裝置對(duì)應(yīng)不同設(shè)防地震動(dòng)加速度水平的最大速度反應(yīng)，為隔震裝置產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)提供依據(jù)；（2）同時(shí)，在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中研究嘗試增補(bǔ)隔震橡膠支座產(chǎn)品應(yīng)用的目標(biāo)建筑基頻、速度2項(xiàng)參數(shù)作為基準(zhǔn)檢指標(biāo)的測(cè)試方法是更為合理可行的；（3）為適應(yīng)近場(chǎng)地震動(dòng)普遍存在的突然性大速度脈沖作用對(duì)隔震橡膠支座和黏滯阻尼器產(chǎn)品的快速反應(yīng)需求，特別是針對(duì)近斷層減隔震項(xiàng)目，十分有必要研究考慮將“第1次循環(huán)的測(cè)試值”而非“第3次循環(huán)的測(cè)試值”直接作為產(chǎn)品“實(shí)測(cè)”性能的可行性；（4）從前述橡膠支座破壞原因的分析可知，也十分有必要將隔震橡膠支座的扭－拉－剪耦合試驗(yàn)檢測(cè)方法納入有關(guān)產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

另外，為解決已建成多數(shù)在役隔震建筑中存在的隔震橡膠支座和配套黏滯阻尼器實(shí)有性能與設(shè)計(jì)參數(shù)的匹配性、隔震構(gòu)造不當(dāng)并存在影響隔震功能正常發(fā)揮的問(wèn)題，應(yīng)盡快開(kāi)展專項(xiàng)調(diào)查整改；為避免未來(lái)新建隔震建筑的隔震裝置質(zhì)量、隔震構(gòu)造設(shè)計(jì)施工不當(dāng)所可能帶來(lái)的不必要的地震破壞損失及影響隔震建筑正常使用功能的問(wèn)題，也十分有必要盡快細(xì)化完善相關(guān)隔震配套裝置生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為建筑隔震技術(shù)的健康快速發(fā)展提供技術(shù)依據(jù)。