新型抗震技术初探

      我国是世界上多发地震的国家之一，民用住宅及公共建筑（如学校、商场等）普遍采用的是砖混结构及钢筋混凝土结构。地震发生时，给人类带来最大危害的就是建筑物，给国家经济建设造成巨大损失的也是建筑物。
      近年来,地震由于破坏性大又难以及时预报，成为主要自然灾害之一。当前世界各国把建筑物防震研究作为一项重大课题。然而现有建筑物的防震主要是在提高建筑物抗震强度上做研究，这种抗震建筑结构成本高且抗震性能有限。
      各种新的抗震技术涌现
      目前我国防震设防标准偏低，一旦遇到地震等灾害，农村建筑更是不堪一击。在芦山地震中，乡镇很多建筑物都遭到严重破坏，防震技术急需改善。目前国家已经开发出新型的农村房屋抗震技术，这一技术通过制作消能构件来达到减震隔震的效果。消能材料使用的是橡胶和一些非金属材料，比较轻，便于农民自己搬运，同时造价低，价格较普通百姓造房成本每平方米仅多出50元 60元左右。目前，该项目作为国家科研项目正处于试点阶段，已经在海南、云南、新疆等部分地区开展，未来会推广应用于我国的农村建筑中。
广州大学周福霖院士及其科研团队长期在叠层橡胶支座的方法和技术领域辛勤探索，取得了一定的成就。目前基于这一原理，已经发展起了夹层橡胶垫隔震、铅芯橡胶垫隔震、滑动摩擦隔震、滚动隔震层、支承式摆动隔震、滚轴隔震等各种新的抗震技术。
      世界各地已经建设了大量采用隔震技术的建筑结构。其中有不少经历过了实际地震的考验。1995年日本神户发生里氏7.2级的大地震。这栋试验性的隔震建筑是一栋3层的钢筋混凝土框架结构。基础与上部结构之间设置了8个高阻尼叠层橡胶隔震支座。监测数据显示，地震时，该建筑所在场地的峰值加速度达到0.273G，但是该隔震建筑的顶层加速度也只有0.273G，基本没有放大。与此形成对照的是：在这个实验性的隔震建筑相邻位置，还有一栋没有设置隔震基础的3层钢筋混凝土框架结构小楼作为对照，该小楼的顶层加速度被放大到了0.965G，地震过后，设置隔震基础的这个小楼安然无恙，而未设置隔震层的那个小楼产生了不少裂缝。
      建筑是基础工程，我们要改变传统观念，更多地投入到建筑的安全设计和建造上，从简单的刚性抗震转向有效、经济的减震、隔震。
      加大研究柔性抗震新技术
      笔者认为，当建筑物遇到地震时，可通过一些积极有效的防范措施及抵御力量，运用“你强我弱、你弱我更强、主动抗震、柔性抵抗”的科学原理，在运动中消耗、中和地震能量的破坏烈度，达到震而不倒之目的。
      建筑物智能减震柔性抗震新技术、新工艺和新装置工作原理，就是在一般的建筑物结构体与其基础之间的水平面位置，加装滑动钢板剪切阻尼装置，同时在建筑物顶端安装橡胶钢复合弹簧平衡装置。地震发生时，使建筑物体本身迅速打开滑动钢板剪切阻尼装置，使建筑物体与其基础之间迅速滑动，并且快速递增阻尼缓冲力量（橡胶钢复合弹簧受到的牵引力与反作用力），通过对地基运动加速度所产生的冲击能量以及建筑物体本身的惯性能量的吸收和能量消耗，主动抗震；同时通过建筑物顶端橡胶钢复合簧平衡装置的牵引力与反作用力来阻尼、缓冲、中和建筑物体倾斜晃动的力度，增强建筑物（建筑物顶端平衡装置产生的侧向作用力、作用力的大小自动控制、智能配置）重心控制的平衡能力，缩小建筑物体摇摆晃动的有效范围，避免建筑物体与其地基基础发生共振现象，减小地震对建筑物的破坏烈度，达到建筑物震而不倒的目的。柔性抗震新技术解决了建筑物防震避震之难题，值得研究与探讨。
      研究智能抗震为人类造福
      随着建筑物智能防震装置新技术、新工艺和新装备的应用与发展，使建筑物自身大大增强了抗震性能，达到大震变小、小震变了的目的。应该改变人们对建筑物抗震研发、设计的传统思路，建立人们对建筑物智能减震、柔性抗震的新思路，增强人们对建筑物智能防震新技术的理解意识。
      新型抗震技术的研发，可以减少不必要的建材（如钢筋、混凝土等）浪费，对我国有限的自然资源与生态环境起到举足轻重的保护作用，对人民生命安全及财产保护具有非同小可的实际意义，为我国防灾减灾事业的良性发展铺平了道路。建筑物智能防震装置的标准不仅仅作为国家强制性标准应用，更要建议纳入国家建筑物防震减灾规划的制定范围。
      希望通过更多的科技研发，使我们的建筑物能够具备更多更好的抗震性能，能够抵御自然灾害的发生，为人类造福，为社会贡献。
       张德新
 
2014-05-15 14:55