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  8月8日晚上，四川省阿壩州九寨溝縣發(fā)生7.0級(jí)地震，震源深度20公里，引起國(guó)內(nèi)外媒體和民眾廣泛關(guān)注。

  地震在自然災(zāi)害中的危害性很強(qiáng)，而原來(lái)，橡膠作為一種高分子彈性體材料，從20世紀(jì)50年代起就被視作對(duì)付地震的特種材料，能起到減輕地震破壞力度的作用。從已取得的效果來(lái)看，更有其他材料無(wú)可比擬的特點(diǎn)。

  以橡膠為基材的防地震制品相繼問(wèn)世，在日本、美國(guó)等取得了進(jìn)展，在中國(guó)也開(kāi)展了這方面的研究、試用，積累了成果。

橡膠減隔震支座

橡膠減隔震支座解剖圖

  隔震建筑主要采用橡膠支座隔震，橡膠隔震支座能減小地震作用，消除或有效減輕結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)的損壞，從而起到隔離消減地震能量的作用。

  實(shí)際上是通過(guò)隔震層的水平向大變形運(yùn)動(dòng)消耗掉大部分地震能量，減輕上部結(jié)構(gòu)所受到的慣性地震作用，有效降低地震引起的結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)、減小層間剪力及相應(yīng)的剪切變形。

  橡膠減隔震支座主要有幾種類型：高阻尼橡膠支座、天然橡膠支座、鉛芯橡膠支座，以及彈性滑動(dòng)支座。它們各有特性，安裝程序也有不同。

高阻尼橡膠支座

  高阻尼橡膠支座采用了高阻尼橡膠，充分發(fā)揮橡膠粘彈性和阻尼特性。這類橡膠支座的等效阻尼比分為12%、15%、17%，超高阻尼橡膠支座的等效阻尼比在20%以上，不需要額外額阻尼器，簡(jiǎn)化安裝程序，節(jié)省整體安裝空間。由于高阻尼橡膠的粘彈性滯回曲線比較順滑，地震時(shí)橡膠的能量吸收能力比較強(qiáng)，所以不但能夠保護(hù)建筑物整體安全性，而且建筑物里面的設(shè)施都能受到保護(hù)。

天然橡膠支座

  采用天然橡膠作為支座的主體材料，阻尼系數(shù)只有2-3%，滯回曲線接近線形，具有穩(wěn)定的回復(fù)能力。這類橡膠支座必須配備阻尼器以提高阻尼效果。

鉛芯橡膠支座

  鉛芯橡膠支座在天然橡膠支座中埋有鉛芯，天然橡膠起到“彈簧”的彈性變形作用，鉛芯起到“粘性”的阻尼作用。在板式橡膠支座的中部或中心周圍部位豎直地壓入純度為99.9%的鉛芯，它吸收耗散振動(dòng)能量的功能是通過(guò)鉛芯的剪切變形來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于可以通過(guò)調(diào)節(jié)鉛芯的直徑或截面積來(lái)選定阻尼,因而支座的設(shè)計(jì)有較大靈活性。使用金屬鉛的原因是因?yàn)殂U在經(jīng)過(guò)冷變形后,可在常溫下再結(jié)晶。在荷載反復(fù)作用下,鉛芯橡膠支座可以保持它的性能,具有良好的耐久性。鉛棒的灌入,同時(shí)也增加了支座的早期剛度,對(duì)控制風(fēng)反應(yīng)和抵抗地基的微震動(dòng)有利。這類橡膠支座阻尼系數(shù)可達(dá)到25%以上，阻尼性能良好，可單獨(dú)使用。唯一缺點(diǎn)為一旦在地震中支座發(fā)生破壞，外漏鉛芯造成環(huán)境污染。

彈性滑動(dòng)支座

  彈性滑動(dòng)支座是由天然橡膠支座與滑動(dòng)板組成。橡膠支座底部是一層與滑動(dòng)板（SUS材料）接觸的PTFE材料。當(dāng)發(fā)生小位移的時(shí)候，橡膠支座會(huì)有所變形，而當(dāng)發(fā)生大位移時(shí)，橡膠支座會(huì)在SUS板上產(chǎn)生滑動(dòng)。為了使彈性滑動(dòng)支座能夠回到原來(lái)的設(shè)計(jì)位置，必須與天然橡膠支座或是高祖尼橡膠支座搭配使用以提供完整的隔震裝置系統(tǒng)。

應(yīng)用實(shí)例

中國(guó)造世界第一幢橡膠支座隔震住宅樓

位于汕頭市區(qū)的國(guó)際隔震試驗(yàn)工程住宅樓。         隔震樓底部的橡膠支座。

  位于汕頭市陵海路38號(hào)，建有世界第一幢橡膠支座隔震住宅樓、中國(guó)第一幢隔震房屋，該抗震樓是我國(guó)防震權(quán)威專家周福霖院士根據(jù)多年的科學(xué)研究并跟蹤國(guó)際先進(jìn)的防震技術(shù)，率先將隔震技術(shù)大膽應(yīng)用于民用建筑，于1993年在汕頭市建成的。該建筑是一座8層住宅樓，有56間房間。

中國(guó)工程院院士周福霖

  地震中，隔震樓在橡膠隔震層上緩慢搖擺，將地震反應(yīng)降至很低，房屋結(jié)構(gòu)在地震中保持彈性，沒(méi)有任何損壞，只是輕微擺動(dòng)，居住者幾乎沒(méi)有感覺(jué)。聯(lián)合國(guó)工發(fā)組織在汕頭召開(kāi)國(guó)際會(huì)議，向世界各國(guó)推廣了這種技術(shù)，稱之為“世界隔震技術(shù)發(fā)展的第三個(gè)里程碑”。

  據(jù)了解，中國(guó)工程院院士周福霖是國(guó)家汶川地震專家委員會(huì)委員，也是汕頭隔震樓項(xiàng)目的設(shè)計(jì)組組長(zhǎng)。近幾年，周福霖團(tuán)隊(duì)致力“層間隔震”和“三維隔震”新技術(shù)體系的理論研究和工程應(yīng)用，成果被用在國(guó)內(nèi)多項(xiàng)工程。

港珠澳大橋用橡膠元件防8級(jí)地震

港珠澳大橋

  中國(guó)最大的跨海大橋——港珠澳大橋，每個(gè)橋墩上就安裝了橡膠隔震支座，用來(lái)抵御臺(tái)風(fēng)、地震等外力對(duì)橋梁的破壞。

  當(dāng)時(shí)，港珠澳大橋工程組和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與周福霖團(tuán)隊(duì)一起，對(duì)這座世界上最長(zhǎng)的有地震斷層穿過(guò)的跨海大橋，采用隔減震技術(shù)，解決抗震設(shè)計(jì)難題。

  周福霖帶著團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算分析，將隔震層設(shè)置在橋墩頂部。地震來(lái)臨時(shí)，橋墩和橋梁之間是柔軟的，產(chǎn)生的地震力大概只有原來(lái)的1/3。

昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓是全球最大的減隔震單體建筑

昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓

  全球最大的減隔震單體建筑——昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓的實(shí)現(xiàn)，開(kāi)發(fā)了大尺寸高荷載支座、低硬度隔震支座、高阻尼隔震支座以及低摩擦系數(shù)的滑移支座。在橡膠配方、生產(chǎn)工藝方面實(shí)現(xiàn)了自助創(chuàng)新，克服間隔震支座產(chǎn)品性能和質(zhì)量穩(wěn)定性差的難題，抗震性能達(dá)到了發(fā)達(dá)國(guó)家水平。

  昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓隔震技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的科技創(chuàng)新，取得了多項(xiàng)專利，有關(guān)經(jīng)驗(yàn)豐富和完善了中國(guó)隔震技術(shù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)行業(yè)規(guī)范，推動(dòng)了隔震技術(shù)的進(jìn)步。

  目前，隔減震技術(shù)已在我國(guó)5000多棟房屋和350座橋梁上應(yīng)用。

  部分資料來(lái)源：中國(guó)塑料機(jī)械網(wǎng)、湖南日?qǐng)?bào)、深圳特區(qū)報(bào)