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中国用火箭技术研发抗震神器,可抵消80%地震能量

文章来源:未知 作者:东平新闻网 时间:2017-09-23 06:40 

  付毅飞

  9月,陕西省渭南市的一群孩子,走进了刚刚竣工的大荔县试验小学洛滨校区。新老师、新同窗,以及三栋崭新的教学楼让他们颇感新鲜。但他们不知道,每栋教学楼下,都装置了源于航天技术的隔震支座,能在地震时抵消80%左右的能量,维护他们的性命平安。

  我国是世界上多地震的国家,也是承受地震灾害最为深重的国家之一。地震给人类带来的灾难大多是由于建筑物的倒塌所致,因此,对各种建筑物进行抗震布防,使其在地震中不破坏、不倒塌,是防止职员伤亡的要害。

  目前,地震准确预测还是世界困难,但航天科技集团公司四院41所的科技人员,却借助火箭发动机技术研发了这款“抗震神器”,能有效减少地震造成的生命财产损失。

地震中的“杂技演员”

  来到洛滨校区新教学楼底部能够看到,30个隔震支座以6米为间距呈网状散布,支撑着教学楼。

  41所固体火箭动员机首席专家尤军峰介绍说,传统抗震技巧是借助钢筋混凝土,把上部结构和基本稳固地衔接在一起。但这样一来,地震能量会经过基础传输到上部结构,使其产生振动和变形。当受力超过构造强度时,修建便会被损坏。“地震波最厉害的就是横波。”他说,“当地面横向摆动时,建造可能会霎时倒塌。”

  隔震技术是在不改变原建筑设计计划的条件下,在建筑物上部结构与基础之间安装支座作为隔震层。隔震支座竖向刚度和承载力很大,水平刚度却很小,且拥有很强的水平变形才能。同时它还具备适当的阻尼和稳定的弹性复位功能。当地震来暂时,它就像脚踩滚筒、头顶大缸的杂技演员,脚下追随横波往返摆动,顶部却稳稳地托举着建筑物,能有效下降建筑物上部结构加速度反映而导致的变形,避免同频共振带来的破坏。如斯减隔震体系,能实现建筑结构本身、非结构构件和建筑物内部设施“三重保护”,确保震后建筑物无需修复即可持续使用。

隔震支座在2500吨压剪机上发展测试

  航天人的材料配方

  在西安市郊一座工厂里,炼胶师正对炼好的橡胶像揉面一样重复挤压。这种橡胶的延伸率为600%,材质达到了航天级橡胶的要求。反复挤压则是为了让橡胶里的配方充足融会。

  隔震支座正是由35片厚度3毫米的橡胶与35张特种钢板交替叠合,黏结而成的。41所将固体火箭发念头喷管柔性摆动技术和工艺用于其中。

  尤军峰介绍说,隔震支座的工作原理与火箭柔性喷管很亲近。既要有足够的支撑力能扛起上面的建筑,又要有足够的弹性和抗拉力,保障不会被拉断。

  其所用的橡胶配方是航天人的得意之作。尤军峰说,固体火箭或导弹装备一放就是10年甚至更久,对橡胶资料要求很高,老化、变硬或性能转变都不行。

  因此,用这种橡胶制成的隔震支座,寿命能与建筑一样长,假如没发生地震就不必调换。

  在隔震支座研制中,四院耗时两年多,在设计办法、超强抗老化高性能橡胶、高强度黏接剂、成型工艺、过程掌握和产品性能等方面开展了大批研究。产品通过了华中科技大学的型式检修,技术达到国内先进水平。

  将为千家万户打造“保险岛”

  凭借有效的隔震减灾效果和较低的本钱,隔震技术得到了国际上的认可。特殊是在新西兰、日本、美国等,相关研究开展较早,技术程度较高。有数据显示,在目前新建的房屋及房屋改革中,该技术在美国、意大利等国家的应用率到达10%以上,在日本甚至超过了50%。

  在我国,隔震技术起步较晚,但逐渐受到重视。目前国内建有隔震建筑3000多幢,比2005年统计数目翻了一番,其中云南省的隔震建筑面积约占全国一半左右。2008年汶川大地震后,包含雅安的芦山县、宝兴县在内,四川省超过50个灾后重建项目都使用了隔震技术。

  从2014年起,国家住房与城乡建设部发文指出,各省、自治区住房与城乡建设厅需有序推进减隔震技术的应用,确保工程质量。随后甘肃、新疆、青海等地震高烈度地区对使用隔震技术做了强迫划定,但凡位于抗震设防烈度8度及以上的地震高烈度地区及地震灾后重建的4层至12层学校教学楼、学生宿舍、医院医疗用房、幼儿园、机场等人员密集公共建筑,必需采取基础隔震技术进行设计。据统计,目前我国约70亿平方米的在建建筑面积需使用隔震装备,未来,该类产品将在公路、桥梁、船舶和核电设施等范畴施展重要作用,更将为千家万户打造地震中的“安全岛”。

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