中國用火箭技術研發抗震神器，可抵消80%地震能量

　　2017-09-22 09:25:57　來源: 科技日報社-中國科技網 (北京)

　　付毅飛

　　9月，陝西省渭南市的一群孩子，走進了剛剛竣工的大荔縣實驗小學洛濱校區。新老師、新同學，以及三棟嶄新的教學樓讓他們頗感新鮮。但他們不知道，每棟教學樓下，都安裝了源於航天技術的隔震支座，能在地震時抵消80%左右的能量，保護他們的生命安全。

　　我國是世界上多地震的國家，也是蒙受地震災害最為深重的國家之一。地震給人類帶來的災難大多是由於建築物的倒塌所致，因此，對各種建築物進行抗震設防，使其在地震中不損壞、不倒塌，是避免人員傷亡的關鍵。

　　目前，地震精確預測仍是世界難題，但航天科技集團公司四院41所的科技人員，卻藉助火箭發動機技術研發了這款「抗震神器」，能有效減少地震造成的生命財產損失。

　　

　　地震中的「雜技演員」

　　來到洛濱校區新教學樓底部可以看到，30個隔震支座以6米為間距呈網狀分佈，支撐著教學樓。

　　41所固體火箭發動機首席專家尤軍峰介紹說，傳統抗震技術是藉助鋼筋混凝土，把上部結構和基礎牢固地連接在一起。但這樣一來，地震能量會經過基礎傳輸到上部結構，使其發生振動和變形。當受力超過結構強度時，建築便會被破壞。「地震波最厲害的就是橫波。」他說，「當地面橫向擺動時，建築可能會瞬間倒塌。」

　　隔震技術是在不改變原建築設計方案的前提下，在建築物上部結構與基礎之間安裝支座作為隔震層。隔震支座豎向剛度和承載力很大，水平剛度卻很小，且具有很強的水平變形能力。同時它還具有恰當的阻尼和穩定的彈性複位功能。當地震來臨時，它就像腳踩滾筒、頭頂大缸的雜技演員，腳下跟隨橫波來回擺動，頂部卻穩穩地托舉著建築物，能有效降低建築物上部結構加速度反應而導致的變形，避免同頻共振帶來的破壞。如此減隔震體系，能實現建築結構自身、非結構構件和建築物內部設施「三重保護」，確保震后建築物無需修復即可繼續使用。

　　

　　隔震支座在2500噸壓剪機上開展測試

　　航天人的材料配方

　　在西安市郊一座工廠里，煉膠師正對煉好的橡膠像揉面一樣反覆擠壓。這種橡膠的延伸率為600%，材質達到了航天級橡膠的要求。反覆擠壓則是為了讓橡膠里的配方充分融合。

　　隔震支座正是由35片厚度3毫米的橡膠與35張特種鋼板交替疊合，黏結而成的。41所將固體火箭發動機噴管柔性擺動技術和工藝用於其中。

　　尤軍峰介紹說，隔震支座的工作原理與火箭柔性噴管很接近。既要有足夠的支撐力能扛起上面的建築，又要有足夠的彈性和抗拉力，保證不會被拉斷。

　　其所用的橡膠配方是航天人的得意之作。尤軍峰說，固體火箭或導彈裝備一放就是10年甚至更久，對橡膠材料要求很高，老化、變硬或性能改變都不行。

　　因此，用這種橡膠製成的隔震支座，壽命能與建築一樣長，如果沒發生地震就不用更換。

　　在隔震支座研製中，四院耗時兩年多，在設計方法、超強抗老化高性能橡膠、高強度黏接劑、成型工藝、過程式控制制和產品性能等方面開展了大量研究。產品通過了華中科技大學的型式檢驗，技術達到國內先進水平。

　　將為千家萬戶打造「安全島」

　　憑藉有效的隔震減災效果和較低的成本，隔震技術得到了國際上的認可。特別是在紐西蘭、日本、美國等，相關研究開展較早，技術水平較高。有數據顯示，在目前新建的房屋及房屋改造中，該技術在美國、義大利等國家的使用率達到10%以上，在日本甚至超過了50%。

　　在我國，隔震技術起步較晚，但逐漸受到重視。目前國內建有隔震建築3000多幢，比2005年統計數量翻了一番，其中雲南省的隔震建築面積約佔全國一半左右。2008年汶川大地震后，包括雅安的蘆山縣、寶興縣在內，四川省超過50個災后重建項目都使用了隔震技術。

　　從2014年起，國家住房與城鄉建設部發文指出，各省、自治區住房與城鄉建設廳需有序推進減隔震技術的應用，確保工程質量。隨後甘肅、新疆、青海等地震高烈度地區對使用隔震技術做了強制規定，凡是位於抗震設防烈度8度及以上的地震高烈度地區及地震災后重建的4層至12層學校教學樓、學生宿舍、醫院醫療用房、幼兒園、機場等人員密集公共建築，必須採用基礎隔震技術進行設計。據統計，目前我國約70億平方米的在建建築面積需使用隔震設備，未來，該類產品將在公路、橋樑、船舶和核電設施等領域發揮重要作用，更將為千家萬戶打造地震中的「安全島」。