建筑结构 ·人物丨西南院彭志桢：知行合一笃行致远·减隔震的知与行

Original 彭志桢建筑结构

2024-09-08

知行合一笃行致远

引言

”

“《礼记》有云：博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。减隔震技术的优势已被国家及行业认可，当前减隔震技术的发展方兴未艾；深入研究并积极推广减隔震技术，我辈责无旁贷。”

本期受访嘉宾：

彭志桢 中国建筑西南设计研究院有限公司复杂结构分析研究中心执行总工程师

No.1 学习经历

2003年，国家西部大开发战略正如火如荼进行，土木工程那时也比较热门，高考后的我对建造房子有一些直观的印象，于是填报了重庆大学土木工程专业。通过本科四年的专业课程学习，我对建筑工程有了深入的了解，也逐渐认可工程师这个职业；之后保研进入白绍良教授团队，师从傅剑平老师；白老师团队学术氛围浓厚，看重理论学习也注重实验验证，潜移默化下我养成了学习研究的习惯。我当时硕士论文研究方向是钢筋混凝土梁柱节点的实验及数值模拟。观摩过许多节点实验破坏过程，让我直观感受到实验构件总是集中在最薄弱部位破坏直到失效，而构件的其他部位损伤则相对轻微。

2008年汶川地震后，我有幸作为学生助理跟随学院教授到灾区进行调查记录；灾区的见闻，让我感受到结构工程师的使命与责任，同时也感概大地震下传统房屋的脆弱。老师们在讨论震害时说到建筑结构除了硬抗外，还可以有减和隔的思路，而且减隔震房屋抗震性能很好，在日本运用广泛，而我国数量相对较小。这给我留下深刻的印象，并特意查阅减隔震相关资料。我当时理解的减隔震技术是在建筑结构中刻意设置一些薄弱部位或耗能装置来耗散地震能量，从而保护主要结构构件，这种思路与构件实验破坏规律很契合。这是我初识减隔震的过程，虽知之甚少但记忆犹新。

▲ 图1 大学时期

No.2 职业生涯及印象深刻的减隔震项目/课题方面的经历

我在减隔震技术上的成长，总的来说是一个以知促行、以行求知的反复过程，可归结为始于兴趣、勤于学习、善于思索、精于实践、乐于推广。

（1）设计启蒙，心驰神往

2010年硕士毕业后，我被分配到吴小宾总担任结构总工的西南院设计五所工作；吴总是西南院减隔震技术先行者，当时正带领团队进行四川民族学院图书馆的隔震设计及艺术楼的减震设计。

作为新员工的我虽然没能直接参与该项目，但经常听到他们讨论减隔震设计细节，并认真学习了该项目的技术宣讲及成果总结。耳濡目染下，我对减隔震技术产生了更加浓厚的兴趣，期待有朝一日也能设计减隔震项目。

（2）初试身手，崭露头角

2013年迎来了我主导设计的第一个隔震设计项目，西昌邛海希尔顿逸林酒店（图2）。该酒店项目位于9度区西昌市，且建筑功能使用要求较高，对柱网间距及净高有着严格的标准，另外业主十分关注项目的经济性。在吴总指导下，5栋主楼采用了基础隔震技术，局部位置设置BRB来满足上部结构抗侧刚度要求。

尽管对隔震技术有所了解，具体到实际操作时，我还是查阅了大量文献及案例，进行了广泛深入的学习。整个设计过程，让我深感纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。即便做完该项目后，对于减隔震，我也只是刚入了门，对规范的隔震设计方法和一些规定疑惑甚多。

（a）效果图

（b）隔震主楼平面布置

▲ 图2 西昌邛海希尔顿逸林酒店

吴总经常说，每做完一个项目要有所收获，要及时总结，要知其然知其所以然。在老总们的支持鼓励下，我申报了西南院院内的科研课题《高烈度区框架结构隔震研究、应用及经济性分析》，分析研究了在按分部设计法进行隔震设计中的重难点问题。

例如高烈度区的隔震缝宽度较大，课题为此研究了具有防掉落且地震下具有通行功能的隔震缝构造，并申请了2项专利。随着对减隔震技术不断的研究及应用，我认识到减隔震的设计还有很多需要去完善的地方。自此以后，我更加积极主动的关注减隔震领域的发展动态及前沿技术。

（3）精进不懈，渐入佳境

2018年后，我调入西南院新成立的复杂结构分析研究中心工作。减隔震技术作为中心重要的研究领域之一，我有机会参与更多的减隔震项目的设计分析。

▲ 图3 西南院建院70周年复杂结构分析研究中心合影

在众多的减隔震设计项目中，川投西昌医院综合楼（图4）无疑是最复杂的一个。基于形体美观、空间视野、功能布局等因素，该医院体型复杂，平面不规则，塔楼偏置明显，地下2层，地上16层，建筑高度达到70.5米，属于复杂超限高层建筑。

项目场地位于九度区近断层附近，设计地震巨大。在不能更换场地的情况下，为实现整体项目的经济性和安全性最优，建筑总图的布局还配合结构进行了大刀阔斧的调整。

（a）实景图

（b）隔震层布置

▲ 图4 川投西昌医院（隔震）

高烈度区医疗建筑经常面临采用减震还是隔震的选择。我们分析设计的另一个建筑高度为76.8m的西昌人民医院综合楼（图5）采用了钢框架-中心支撑体系并设置黏滞阻尼器减震。

而川投西昌医院项目综合考虑体型、建筑、经济等因素，经过多方案分析比选后，最终采用基础隔震，来减轻复杂结构的地震响应，提高医院建筑的抗震性能；上部结构则采用成熟的框架-剪力墙结构体系，并设置BRB提高结构刚度并耗能。

项目设计之初，层出不穷的设计难题一度让我焦头烂额，甚至曾建议将基础隔震改为顶板隔震以减小结构高度，降低结构设计难度。而吴总认为医疗建筑的设计应以人为本，结构工程师要尽可能保障医疗建筑完整性，设备布置灵活性，以实现整体综合最优。

在这种更高层次的设计理念引领下，我认识到结构工程师在困难面前应该有责任和担当，经过更深入的研究，更有条理的试算分析，最终在隔震层增加合适的黏滞阻尼器并在恰当的位置设置弹性滑板支座，采用组合隔震方案解决了设计中的难题。

▲ 图5 西昌人民医院（减震）

历经大量的减隔震项目的实践，我对减隔震技术的认知逐步深入，同时感觉要融会贯通，学以致用则需要探索得更多。本着学深悟透、弄懂做实的态度，我们团队2022年完成了西南院重点课题《减隔震在高烈度区近断层关键技术研究》（图6）。

课题对高烈度区近断层的项目尤其是西昌市遇到的减隔震设计问题进行了梳理，提出了近断层速度脉冲波的选择及应用建议，总结了隔震支座拉应力控制方法，研究了不同减震装置优化布置，对比分析减震及隔震方案的经济性等。针对高烈度地区隔墙在大震下容易破坏的特点，设计出隔墙可滑移的连接构造，开发了一种框架-预制装配式消能减震墙板结构体系，并在高烈度地区工程中应用。课题取得了丰硕的研究成果，目前已获得专利授权8项，核心期刊发表论文4篇，一些成果也在积极的推广应用中。不断的研究思考和笃行实践相结合下，逐步完善了自己的减隔震认知体系。

▲ 图6 《减隔震在高烈度区近断层关键技术研究》研究背景及主要内容

2022年9月泸定地震发生后，我跟随西南院专家们到灾区开展震害调研工作。调研中发现尽管两栋备受关注的隔震建筑在地震下暴露一些问题，如管道及构筑物阻挡隔震上部结构运动，黏滞阻尼器与支墩连接锚固不足，大宽度隔震缝防掉落构造缺乏等，但总体而言，震后的隔震建筑上部结构损伤相对较小，其优良的抗震性能再次得到验证。这更加坚定了我积极主动的推动减隔震技术应用的信念。同时部分隔震构造的破坏，影响了建筑功能的继续使用，也提醒所有设计人员要重视减隔震建筑中的构造问题。

为指导减隔震构造设计及施工，2021年我们团队便进行了《减、隔震建筑的配套构造研究》的课题研究，旨在收集并完善减隔震结构中各种应用场景的合理构造，为编写四川省减震及隔震构造相关图集做准备。目前为止，我参与研究减隔震相关课题7项，参编减隔震相关行业及省标准5本，在编的省标准图集2本。

（4）踔厉奋发，笃行致远

《礼记》有云：博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。减隔震技术的优势已被国家及行业认可，当前减隔震技术的发展方兴未艾；深入研究并积极推广减隔震技术，我辈责无旁贷。迄今为此，我已多次在线上平台或线下场合分享了我的减隔震设计经验及体会，通过身体力行，做到知行合一。

▲ 图7 建筑结构线上培训海报

No.3 减隔震领域的研究聚焦

当前减隔震技术标准及设计软件已经日趋完善，技术研究及产品推广也日新月异。减隔震技术已成为城市更新以及韧性城市建设中的重要结构技术手段。为进一步顺应时代发展，我认为减隔震的研究可聚焦如下领域：

（1）全面拥抱数字技术的应用。设计软件的智能化高效布置，产品的数字化检测及记录，施工运营可视化监测预警。从而逐步实现生产、设计、施工、检测、运维全过程数字化应用。

（2）减隔震产品的设计、制作、安装更加标准化、工业化、绿色化，契合装配式、绿色低碳建筑时代技术发展趋势。

（3）减隔震技术下沉到更广阔的村镇建筑。泸定地震震害调查表明，按现行规范设计的乙类建筑，由于构造措施加强、专项审查等控制因素，在地震中没有发生大的震害。而当前“两区八类建筑”基于设防地震的设计引导，以及使用减隔震技术后，其结构安全更加有保障。反而农村镇建筑中大量自建造房发生严重破坏或倒塌是造成人员伤亡的重要原因。因而积极开发简单易行、经济适用的减隔震装置用于村镇民居住宅，可减少地震灾害，保护生命安全。

No.4 期待及寄语

还记得刚入西南院工作，在新员工座谈会上，当时的龙卫国院长叮嘱我们：年轻设计师既要脚踏实地做工作，也要仰望星空，了解技术前沿，把握技术发展方向。减隔震技术是大势所趋，已成为从事结构设计所需掌握的必备技能。在减隔震学习及实践中，我的一些体会如下：

（1）当前减隔震设计软件功能越来越强大，设计人员在熟练运用软件时，要了解其基本假定及前提条件，注意对计算结果校核。还要重视减隔震规范条文背景的学习。

（2）避免用抗震设计思维做减隔震设计。例如传统带裙房的高层建筑经常设置防震缝来使得结构更规则，而采用隔震技术后可优先考虑成为整体设计。5-6层的抗震教学楼或医院习惯增设少量剪力墙成为第一道抗震防线，增加结构安全度；而采用减震技术时，框架结构可能更有利于使消能减震装置产生较大的相对变形（相对速度），以发挥减震效果，形成最优组合；若采用隔震结构时，隔震层吸收大量的地震能量，名副其实成为抗震第一道防线，上部结构剪力墙的设置可能反而会导致局部支座拉应力的产生。

（3）合理选择减震或隔震技术及对应的减隔震装置。综合建筑功能、结构复杂程度、经济性等因素，根据项目实际情况确定采用隔震技术还是减震技术。

（4）减隔震设计时，大吨位阻尼器及BRB的节点及埋件设计应由结构设计人员采用合理构造及方法进行设计，与产品直接相连的连接件可由厂家进一步深化。

（5）协同专业间的配合并重视减隔震构造。减隔震结构中由于减隔震装置的引入，不可避免地会给其他专业带来影响。泸定地震中隔震震害表明，各专业间的紧密配合及合理构造是确保减隔震效果实现的关键要素之一。

作者简介：

彭志桢

2010年重庆大学结构工程硕士毕业，高级工程师，一级注册结构工程师，中国建筑西南设计研究院有限公司复杂结构分析研究中心执行总工程师。主要从事超高层，减隔震及其他复杂结构的设计分析工作。参与完成的代表项目有川投西昌医院项目（隔震）、西昌市人民医院改扩建项目（减震）、中海天府超高层项目(489米)、领地环球金融中心项目(200m高位连体)等。

获中国建筑学会建筑设计奖结构专业三等奖1项；获中国建筑优秀勘察设计奖建筑结构二等奖1项；获四川省优秀工程勘察设计工程建设标准及标准设计一等奖1项；获四川省优秀工程勘察设计结构设计一等奖2项，结构设计二等奖2项，优秀建筑工程二等奖1项。主持和参与相关课题10余项，在核心期刊发表论文18篇，已授权专利12项，参编的地方标准及图集10余项。

图片来源 | 除特殊注明外，均由作者提供

责任编辑：左丹丹

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