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——訪中國建筑科學(xué)研究院工程抗震所原所長王亞勇教授

　　“此次四川發(fā)生的震級為8級、震中烈度達11度的汶川大地震波及全國大部分地區(qū)，有關(guān)部門公布的數(shù)據(jù)顯示，受此次地震影響的甘肅省隴南地區(qū)武都縣的地震烈度達到了9度，可在該縣采用了橡膠隔震墊的三棟六層磚混結(jié)構(gòu)樓房卻完好無損，這說明目前建筑中采用的一些抗地震的隔震新技術(shù)經(jīng)住了此次地震的考驗，卓有成效。”這是日前中國建筑科學(xué)研究院抗震所原所長王亞勇教授在接受本報記者專訪時告訴記者的，他還向記者詳細地敘述了科技抗震，以“柔”克“剛”的未來發(fā)展趨勢。

　　以“柔”克“剛”，隔震技術(shù)顯成效

　　“過去我們的抗震方式是被動的，主要是想辦法把結(jié)構(gòu)建得結(jié)實一點，想方設(shè)法讓結(jié)構(gòu)能'抗'得住地震；而現(xiàn)在可以通過采用結(jié)構(gòu)隔震和消能減震技術(shù)來隔絕或消耗地震能量，即通過'減'震來保護房屋免遭大的損壞；人們已從原來的對抗地震時代跨向減震、消震時代，這也是將來發(fā)展的必然趨勢。“王亞勇首先向記者解釋了工程抗震新技術(shù)的原理。

　　他向記者詳細介紹了文中開篇提到的橡膠墊隔震技術(shù)。他說，該項技術(shù)是國際上熱門的工程抗震新技術(shù)，通過把隔震消能裝置（橡膠隔震墊）安放在結(jié)構(gòu)物底部和基礎(chǔ)（或底部柱頂）之間，把上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)“隔開”。這樣，隔絕了大部分地震作用，改變了結(jié)構(gòu)的動力特性和動力作用，明顯地減輕結(jié)構(gòu)物的地震反應(yīng)，達到“以柔克剛”的效果。當(dāng)?shù)孛姘l(fā)生劇烈地震震動時，建筑物上部結(jié)構(gòu)仍處于正常的彈性工作狀態(tài)。據(jù)悉，根據(jù)地震模擬震動臺試驗和地震實測的結(jié)果表明，夾層橡膠隔震墊隔震體系的上部結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)只相當(dāng)于傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)固定）加速度反應(yīng)的1/4。橡膠墊隔震體系除了比傳統(tǒng)抗震體系具有明顯降低地震反應(yīng)、確保安全外，一般增加的造價也不多，約為5%%左右。同時，它的抗震措施（橡膠隔震墊）簡單明了，更換修復(fù)方便（橡膠隔震墊使用壽命約20年左右），且可使上部結(jié)構(gòu)設(shè)計自由靈活。

　　王亞勇說，目前世界上有許多國家已開始在建筑物中使用橡膠墊隔震技術(shù)，尤其是日本、美國等應(yīng)用實例較多。國外采用橡膠墊隔震的工程大多數(shù)屬于重要建筑物，例如政府大樓、醫(yī)院、法律中心、計算中心、博物館、實驗室、圖書館以及警察局、監(jiān)獄、高級住宅等。因為設(shè)計時所取的安全系數(shù)較大，工程造價偏高，所以在推廣應(yīng)用方面受到了一定限制。

　　我國也有多棟建筑物采用了橡膠墊隔震。據(jù)悉，我國第一棟、當(dāng)時世界上最高的隔震住宅房屋是上世紀90年代初建于汕頭市的一棟八層框架結(jié)構(gòu)商住樓。該樓在建設(shè)過程中適當(dāng)改變上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，補償了隔震基礎(chǔ)所增加的費用，比常規(guī)抗震房屋還節(jié)省，使房屋既安全又經(jīng)濟。

　　王亞勇說，1989年以后實行的《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》開始提倡采用隔震技術(shù)。不僅此次汶川大地震的實踐證明，橡膠墊隔震房屋能經(jīng)受住強烈地震的考驗，減震性能非常顯著，而且國內(nèi)外歷次地震中一些實例也說明了這一點。

　　據(jù)悉，1994年1月17日，在美國洛杉磯發(fā)生的大地震中，該市相距不遠的兩個醫(yī)院，一個采取了隔震措施，地震時醫(yī)師護士照常工作，毫無問題；另一個是不隔震的，損毀嚴重。據(jù)有關(guān)資料顯示，1996年2月3日，云南麗江發(fā)生7級強烈地震，距震中不遠的四川省西昌市國稅局宿舍樓，為一幢采取了隔震措施的六層樓。地震發(fā)生時，樓中的居民只感到輕微晃動，而相鄰的一幢只有四層高的常規(guī)抗震樓，樓中居民感覺到搖晃得十分厲害。

　　王亞勇認為，這種新技術(shù)值得在我國大力推廣，我國是個多地震國家，他相信具有顯著經(jīng)濟效益、社會效益的隔震工程將向高深層次發(fā)展，王亞勇告訴記者，近期他將提議組織召開汶川大地震震害學(xué)術(shù)研討會，會上將會有隔震工程的情況介紹，以利該項技術(shù)的推廣應(yīng)用。

　　未來抗震方向，消能減震

　　隨著欲與天公試比高的摩天大樓大量涌現(xiàn)，高層及超高層防震減災(zāi)技術(shù)也受到高度重視，王亞勇說，過去我國發(fā)生的地震中，很少涉及高層建筑防震抗震，但此次汶川地震有了這方面的例子。在高層及超高層建筑中，“將控制理論引入地震工程領(lǐng)域，在結(jié)構(gòu)體系里設(shè)置消能阻尼器，消耗輸入上部結(jié)構(gòu)的大部分地震能量。”這是王亞勇向記者介紹的另外一種抗震新技術(shù)。

　　據(jù)悉，房屋結(jié)構(gòu)里裝置的消能阻尼器腔體里注滿粘稠的硅油（粘彈性阻尼器），當(dāng)?shù)卣鹨u來時，房屋擺動，與結(jié)構(gòu)相連的活塞隨之在腔體里運動，與硅油發(fā)生激烈的摩擦，溫度隨之升高，使得地震的震動能量轉(zhuǎn)變成了熱能，被及時消耗掉了，建筑所受的地震影響就隨之變小了。這還是屬于被動的地震控制，就是使地震對建筑的影響減小。主動控制則是在地震發(fā)生時，反過來給建筑施加能量，如人們常說的調(diào)頻阻尼器。其原理是當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，房子會向一個方向位移，在屋頂裝置一個很重的質(zhì)量塊，根據(jù)地震波的方向及時使它向相反方向移動，以抵消地震的能量。“在目前，這是很尖端的技術(shù)”，王亞勇說，“這種裝置技術(shù)要求非常高，而且成本也較高。如上海環(huán)球金融中心，就在第90層安裝了兩臺各重250噸的風(fēng)阻尼器，它不僅能使強風(fēng)作用下，建筑物的加速度反應(yīng)降低，地震時，還將有效地減小建筑結(jié)構(gòu)在地震時的反應(yīng)。”

　　目前臺灣已建成的“101”大樓也使用了一種呈球狀、重600噸的調(diào)頻阻尼器，用8條鋼纜吊起來，掛在靠近樓頂?shù)牡胤剑�鋼纜的長度可以調(diào)整到讓“大球”和建筑物擺動的周期一樣。當(dāng)發(fā)生大風(fēng)、臺風(fēng)或地震時，建筑物會擺動，這個“大球”也會跟著擺動，但兩種擺動方向相反，而整幢大樓在其協(xié)調(diào)下擺動就明顯減小。有了這個“大球”，“101”大樓最高能抗7級地震。

　　此外，在建筑材料的應(yīng)用方面，可使用高強度的混凝土，還可在混凝土中添加智能材料，可以自動填充、彌合建筑物中產(chǎn)生的細小裂縫。另外，也可以在梁、柱、桁桿件等結(jié)構(gòu)構(gòu)件里加上智能材料，如形狀記憶合金；地震時建筑物變形，但地震后又將建筑“拉”回原來的位置。

　　日前發(fā)生的汶川大地震，使我國部分地區(qū)人民的生命財產(chǎn)損失慘重，真可謂“天地齊哀悼同胞，江河嗚咽慟中華”，可是在這慘烈的悲劇中我們也發(fā)現(xiàn)了些許的“光亮”，那就是科技抗震方面的成功經(jīng)驗，盡管目前，它的光芒還十分微弱，但我們有理由相信，隨著科學(xué)技術(shù)不斷向前發(fā)展，隨著新技術(shù)在抗震領(lǐng)域的更多應(yīng)用，抗震領(lǐng)域中的科技之光將日益強大，成為人民群眾生命財產(chǎn)的保護神！