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  “抗震神器”用上火箭技术 可抵消80%的地震能量

发布时间:2017-09-22 14:46

  9月,陕西省渭南市的一群孩子,走进了刚刚竣工的大荔县实验小学洛滨校区。新老师、新同学,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,都安装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,保护他们的生命安全。
 
  我国是世界上多地震的国家,也是蒙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设防,使其在地震中不损坏、不倒塌,是避免人员伤亡的关键。
 
  目前,地震精确预测仍是世界难题,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可以看到,30个隔震支座以6米为间距呈网状分布,支撑着教学楼。
 
  41所固体火箭发动机首席专家尤军峰介绍说,传统抗震技术是借助钢筋混凝土,把上部结构和基础牢固地连接在一起。但这样一来,地震能量会经过基础传输到上部结构,使其发生振动和变形。当受力超过结构强度时,建筑便会被破坏。“地震波最厉害的就是横波。”他说,“当地面横向摆动时,建筑可能会瞬间倒塌。”
 
  隔震技术是在不改变原建筑设计方案的前提下,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,且具有很强的水平变形能力。同时它还具有恰当的阻尼和稳定的弹性复位功能。当地震来临时,它就像脚踩滚筒、头顶大缸的杂技演员,脚下跟随横波来回摆动,顶部却稳稳地托举着建筑物,能有效降低建筑物上部结构加速度反应而导致的变形,避免同频共振带来的破坏。如此减隔震体系,能实现建筑结构自身、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继续使用。
 
  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反复挤压。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分融合。
 
  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所将固体火箭发动机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接近。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,保证不会被拉断。
 
  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,对橡胶材料要求很高,老化、变硬或性能改变都不行。
 
  因此,用这种橡胶制成的隔震支座,寿命能与建筑一样长,如果没发生地震就不用更换。
 
  在隔震支座研制中,四院耗时两年多,在设计方法、超强抗老化高性能橡胶、高强度黏接剂、成型工艺、过程控制和产品性能等方面开展了大量研究。产品通过了华中科技大学的型式检验,技术达到国内先进水平。
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