泸定地震:隔震也不是万能的
我们现在回过头来看,不管是摇摆墙还是隔震,都是希望用一种非常简单明确的变形机制来对抗地震的不确定性,最简单的控制目标最容易实现。
但是隔震也不是万能的,更大的挑战来自理论和技术之外。
两个多月前在四川甘孜州的泸定县发生了一次6.8级的地震,震中离2013年芦山地震的震中不远,还是没有逃出2008年汶川地震的影响范围。
如果说芦山地震是我国隔震建筑第一次接受强烈地震的考验,那么泸定地震就是第二次。在泸定地震中,隔震建筑既暴露出不少芦山地震中已经出现的老问题,也暴露出更多新问题。
这是泸定震中附近的一栋学校建筑,是比刚才我们看到的芦山人民医院新门诊楼还要恢宏的隔震建筑。
我们刚才说了,隔震层在地震中预计要发生几十厘米的水平位移。为了适应这个位移,需要在结构和周边的场地之间设置一个隔震缝或隔震沟。这个缝很宽,比如这栋建筑的隔震缝有70厘米宽。
为了防止人掉下去,上面要有一个盖板。这个盖板本来应该随着上部结构一起运动,但是在这次地震中,这个盖板在根部的地方与上部结构脱开了,并且残留了一个20多厘米的缝隙。
一方面这是一个意外的震害,也是我国隔震建筑的一个老问题,另一方面它也告诉我们这个隔震层在地震中至少运动了20多厘米。大家可以想象一下,一栋两万多吨的庞然大物在你面前发生20多厘米的水平摇晃,还是很壮观的。这正是隔震的力量所在,把变形吸收在隔震层,让它能够保护上部结构。
但是,如果隔震层附属的非结构构件不能适应这么大的变形,那也会坏事。比如这栋建筑中穿越隔震层的三根供水管线全部破坏,一直在漏水,把隔震层都淹没了。
这也不是个新问题,2013年芦山地震中也有同样的隐患,当时只是侥幸没有破坏。二者的共同点在于都没有按规定采用柔性连接。按照要求,穿越隔震层的管线都要采用这样的柔性软管,来适应隔震层可能发生的巨大的水平变形。
排水管也是一样,芦山地震中也有迹象,只不过当时的隔震层变形比较小而没有破坏。
相比之下,日本隔震建筑里的隔离措施就要精致得多。即使是一个简单的PVC下水管,也要在隔震缝的两侧做严格的物理分隔。
楼梯也是,穿越隔震层的楼梯如果不做分隔处理的话,在地震中可能会阻碍隔震层的变形。当隔震层这个庞然大物想要运动的时候,楼梯首当其冲会被干掉。
日本的隔震建筑精致到什么程度呢?不光楼梯要分开,楼梯旁边那个推自行车的小斜坡都要分开。
我在东京生活的时候,离我的住所不远有一个隔震建筑。我遛弯的时候偶然发现,入口旁边自行车停放区的栏杆都考虑到了隔震层的水平位移而做了完全的分隔。也就是说他们要做到,在地震中自行车停放场的栏杆都不能坏。
泸定地震除了有这些芦山地震中曾经暴露过但没有引起足够重视的问题之外,还有一些更严重的新问题。比如在刚才那栋恢宏的隔震建筑里,几乎所有黏滞阻尼器都发生了不同程度的破坏。
在另一栋隔震建筑里,我们发现有多个橡胶隔震支座发生了整体断裂。
据我所知,这也是我国大陆地区的隔震建筑中首次出现关键的结构构件,也就是隔震支座和阻尼器的破坏。这些破坏虽然没有危及建筑的安全,但要恢复正常使用,必须更换这些支座和阻尼器。不但费时费力,还不可避免地会引发很多纠纷。