楊 鳴 編譯

源自隔震橡膠研發(fā)的高分子材料使用壽命預(yù)測(cè)技術(shù)

楊 鳴 編譯

綜合闡述了日本抗震建筑物的發(fā)展概況，詳細(xì)介紹了隔震橡膠使用壽命的預(yù)測(cè)。

隔震橡膠；預(yù)測(cè)；使用壽命

1 前言

對(duì)于任何一項(xiàng)技術(shù)或一個(gè)產(chǎn)品來說，兩大要素最重要，那就是功能與耐久性。如果不能同時(shí)獲得這兩大要素，就不能被視作完美的產(chǎn)品。按照目標(biāo)和性能制造出來的產(chǎn)品，其使用壽命是多久？如何來預(yù)測(cè)它呢？就新技術(shù)，新產(chǎn)品的開發(fā)而言，這是一項(xiàng)極其重要的研究課題。文中將要涉及的隔震橡膠的使用壽命必須長(zhǎng)久，因而不得不對(duì)其使用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。

預(yù)測(cè)使用壽命的目的是賦予材料設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的性能與安全性以規(guī)定的基準(zhǔn)。所有的作業(yè)（或操作）都要求定量，所以，定量化乃勢(shì)在必行。文中要討論的是隔震橡膠的使用壽命預(yù)測(cè)，至少在橡膠領(lǐng)域，可以透徹地闡述預(yù)測(cè)使用壽命的實(shí)例。在六十年如此冗長(zhǎng)的時(shí)間段里，該文作者圍繞保護(hù)建筑物這一宗旨，進(jìn)行了一系列的研究。

2 日本普及了抗震建筑物

在最近發(fā)生的核電站事故中，日本福島縣第一核電站內(nèi)的“重點(diǎn)抗震建筑物”進(jìn)入了人們的視野。在那里設(shè)立了抗震指揮部，事故處理人員的居所經(jīng)常出現(xiàn)在電視畫面中。最近，為了保護(hù)東京火車站的“丸之內(nèi)”車站大樓，對(duì)建筑物進(jìn)行了抗震施工，這已家喻戶曉。

現(xiàn)在，包括正在施工中的建筑物，日本擁有抗震建筑物3500棟，抗震居民住宅樓5000棟。不論是公共建筑物還是企業(yè)大樓，都在快速地實(shí)施抗震化措施。很大一部分建筑物在地震時(shí)不會(huì)失去功能，而且在地震后能夠迅速發(fā)揮其功能。比如說醫(yī)院，消防局，政府大樓這類公共建筑；又如企業(yè)里的辦公大樓，計(jì)算機(jī)房，核心生產(chǎn)設(shè)備以及計(jì)算測(cè)量大樓這些企業(yè)的信息與技術(shù)核心部門所在的建筑物。

3 什么是抗震建筑，何為隔震橡膠

地震（地震波）是一種在地殼深處產(chǎn)生的、伴隨著板塊被破壞而產(chǎn)生的震動(dòng)，它在地底下傳播時(shí)以各種不同振動(dòng)的周期（頻率的倒數(shù)）不斷地變化。但是，幾乎所有的地震波都集中在寬幅的頻率帶上，從0.1 s～0.7、0.8 s之間的頻率成分（強(qiáng)震）相當(dāng)多，而3 s以上的長(zhǎng)振動(dòng)頻率就非常罕見了。不幸的是，大多數(shù)的建筑物，其固有振動(dòng)周期都在0.2～0.7 s之間，也就是說，會(huì)與地震波一起共振，使建筑物遭受沖擊性（加速度極大）的搖晃破壞。

本著“避免與地震波形成共振”這一設(shè)計(jì)思路，在普通建筑物上加裝隔震裝置，使建筑物的固有振動(dòng)周期變?yōu)? s以上，這就是抗震建筑物。說得更準(zhǔn)確一些，建筑物的縱向振動(dòng)比強(qiáng)烈的橫向振動(dòng)要輕微一些。因此在地震發(fā)生時(shí)，對(duì)于水平方向的搖晃來說，為使建筑物不產(chǎn)生共振，需要設(shè)置一個(gè)移動(dòng)裝置，即在水平方向上稍微施加一個(gè)輕微的力，該裝置便會(huì)移動(dòng)（低剪切剛度）。能滿足這個(gè)要求的裝置就是隔震橡膠，即在建筑物本體與地基之間設(shè)置隔震橡膠，這就是抗震建筑物的建造方法。

在通常情況下，隔震橡膠的作用是支撐和固定建筑物。發(fā)生地震時(shí)，它承載著建筑物本體，使沿水平方向的大變形（剪切變形）來回進(jìn)行多次。發(fā)生地震時(shí)，建筑物不會(huì)發(fā)生沖擊性晃動(dòng)，而是緩慢地（周期較長(zhǎng)）左右搖晃。因此，建筑物本身自不必說，連大樓內(nèi)的人員與器物也幾乎不受地震的影響。隔震橡膠由30～40層橡膠與鐵板間隔疊加而成（圖1），因此它在垂直方向上非常堅(jiān)硬，而在水平方向上卻異常柔軟。一般來說，其垂直方向與水平方向的彈簧常數(shù)比為1500∶1。

圖1 隔震橡膠

4 隔震橡膠不可或缺的使用壽命預(yù)測(cè)及其60 a的耐久性

該文作者非自愿地對(duì)橡膠的使用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，乃起步于某建筑公司的一次技術(shù)研討會(huì)上。在那次會(huì)議上，有人發(fā)表了這樣的意見：“我們公司在進(jìn)行超高層建筑物抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，會(huì)先對(duì)建筑物的抗震措施進(jìn)行詳盡的解析，而后計(jì)算該建筑物的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，估算出能充分確保其安全的安全系數(shù)，再根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于抗震建筑物，我們也是采取同抗震結(jié)構(gòu)體一樣的方法，以同樣的精度進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是，就隔震而言，對(duì)支撐建筑物基礎(chǔ)的隔震橡膠卻不甚了解。在長(zhǎng)期使用過程中，隔震橡膠的性能會(huì)發(fā)生什么樣的變化呢，實(shí)在是不得而知?！?/p>

如果是這樣的話，要對(duì)隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體安全設(shè)計(jì)則是無稽之談?？傊?，彈性模量及功能退化隨時(shí)間推移的變化自不必說，對(duì)隔震橡膠內(nèi)發(fā)生的局部應(yīng)力和應(yīng)變來說，只要不能對(duì)隔震橡膠破損特性進(jìn)行定量，那么它的變形極限和建筑物所許可的變化極限也無從確定。況且，如果這些數(shù)值多年后發(fā)生了變化，那么對(duì)隔震橡膠的使用壽命正確地加以預(yù)測(cè)，是絕對(duì)必要的。

另一方面，作為一個(gè)實(shí)質(zhì)性的問題，如果隔震橡膠的使用壽命比建筑物的壽命（混凝土建筑物的使用壽命當(dāng)時(shí)定為60 a）還短，那么建筑物在拆毀前，隔震橡膠必須要更換多次。亦即，如果能正確地預(yù)測(cè)隔震橡膠的長(zhǎng)時(shí)間性能變化與耐久性，加之，使用壽命在60 a以上的話，那么，采用隔震橡膠的抗震建筑物在抗震標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格的日本，是不可能普及的。

毋容置疑，上述二個(gè)命題對(duì)當(dāng)時(shí)的橡膠業(yè)界來說是二道束手無策的難題。原因在于，包括輪胎在內(nèi)，一般橡膠制品的使用壽命在5～10 a之間。另一方面，就橡膠制品使用壽命預(yù)測(cè)而言，作為一項(xiàng)研究課題，即使有了一些可定性的研究實(shí)例，但是作為一種實(shí)用的設(shè)計(jì)方法，目前尚無這一方面的論文發(fā)表。因此，礙于這二道難題不能解決，隔震橡膠這一制品在日本難以發(fā)展，因此我們不得不橫下一條心。于是，在1985年便開始著手隔震橡膠長(zhǎng)期使用壽命預(yù)測(cè)的研究，以及確保使用壽命達(dá)60 a以上的隔震橡膠的開發(fā)。

5 隔震橡膠使用壽命之預(yù)測(cè)

（1） 預(yù)測(cè)使用壽命的必要條件

不言而喻，橡膠制品使用壽命之預(yù)測(cè)的第一要素為：①定量掌握產(chǎn)品在使用期間所受到的外部因素影響；②定量掌握外部因素對(duì)該產(chǎn)品產(chǎn)生的力學(xué)作用（應(yīng)力，應(yīng)變及龜裂等）。第二要素是定量預(yù)測(cè)在如此條件下，產(chǎn)品發(fā)生了多少變化（疲勞與老化）。

過了使用期后的產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)（包括安全率）如果還在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)范圍以內(nèi)的話，那么就可以確定，該產(chǎn)品的實(shí)際使用壽命比設(shè)計(jì)使用壽命長(zhǎng)?？偠灾?，所謂使用壽命預(yù)測(cè)，實(shí)際上就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中其功能及安全性的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)?？傊?，沒有定量的基準(zhǔn)化就沒有了意義。

（2） 在何種狀態(tài)下可確認(rèn)隔震橡膠的使用壽命

關(guān)于在何種狀態(tài)下可以確認(rèn)隔震橡膠的使用壽命這一問題，該文作者與各建筑商進(jìn)行了交流，假設(shè)把以下三點(diǎn)作為最重要的因素。首先，從隔震橡膠所起的作用來考慮，隔震功能的底線，就是隔震橡膠的彈性模量要處在某一設(shè)計(jì)值范圍之內(nèi)。其次，橡膠的應(yīng)變能力（包括粘接強(qiáng)度）較低，發(fā)生地震時(shí)隔震橡膠容易破損，建筑物反復(fù)搖晃，由變形造成的疲勞性破壞有所加劇，橡膠的拉斷伸長(zhǎng)率低于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)值。第三，周圍環(huán)境惡化進(jìn)一步加重了這種狀況。

隔震橡膠破損很有可能引發(fā)建筑物整體損壞甚至倒塌這樣的重大事故，因此，作為抗震建筑物一定要絕對(duì)避免這一情況的發(fā)生。

現(xiàn)在的問題是，隔震橡膠的壓縮蠕變量有時(shí)會(huì)超過設(shè)定值。就算隔震橡膠的垂直彈性模量非常高，與混凝土基礎(chǔ)相比，它依然是非常柔軟的。如果考慮到橡膠的黏彈性這一因素，其壓縮蠕變量隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)還是漸漸增大的。另一方面，由于各建筑物的形狀與空間布置的不同，由建筑物的支柱所承受的負(fù)荷亦會(huì)有所不同。所以，隔震橡膠位于建筑物的不同部位，其蠕變量在某些部位會(huì)非常大，而在另一些部位則非常小。建筑物的地基出現(xiàn)高低差，從而產(chǎn)生不同程度的下沉，建筑物存在著出現(xiàn)部分損壞的危險(xiǎn)性。

（3） 隔震橡膠使用壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)

圖2所示為負(fù)荷要素繪成的程序圖，而負(fù)荷要素會(huì)使隔震橡膠隨著時(shí)光的推移而發(fā)生相應(yīng)的變化。把流程圖定義為“隔震橡膠使用壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)”。首先，若從隔震橡膠的力學(xué)負(fù)荷以及耐久性來考慮，在通常情況下隔震橡膠為靜態(tài)負(fù)重狀態(tài)，此時(shí)因?yàn)閴嚎s形變的緣故，隔震橡膠中產(chǎn)生了蠕變以及永久變形現(xiàn)象。發(fā)生地震時(shí)，為了順應(yīng)建筑物水平方向的移動(dòng)，隔震橡膠產(chǎn)生了劇烈的形變，其內(nèi)部以及橡膠與鐵板之間的界面上會(huì)產(chǎn)生裂紋并持續(xù)擴(kuò)展（疲勞破壞）。

圖2 隔震橡膠60 a使用壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)

對(duì)于隔震橡膠來說，氧化作用是環(huán)境負(fù)荷的主因。一般來說，隔震橡膠不會(huì)被安裝在日照強(qiáng)烈的部位。在濱海地區(qū)還要考慮臭氧因素的影響。由于這些環(huán)境因素的影響，橡膠的彈性模量與破損特性都會(huì)發(fā)生變化（老化）。當(dāng)然，還要消除疲勞與老化的加和效應(yīng)。

假定，上述這些因素會(huì)使隔震橡膠隨時(shí)間的推移，而發(fā)生變化并影響使用壽命，那么我們?cè)谶M(jìn)行加速老化實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先，鑒于壓縮變形與動(dòng)態(tài)大變形的緣故，在隔震橡膠的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生局部應(yīng)力與局部應(yīng)變，必須對(duì)其程度進(jìn)行定量分析。因?yàn)?，疲勞與老化這兩大因素在很大程度上取決于變形條件，進(jìn)行應(yīng)力解析必須使用可利用計(jì)算機(jī)的FEM（有限元法）。

另一方面，在當(dāng)時(shí)，有關(guān)橡膠的壓縮蠕變數(shù)據(jù)乃是一片空白。況且，隔震橡膠的壓縮蠕變，包括橡膠自身的特性，都受到疊層結(jié)構(gòu)的形狀、負(fù)荷與溫度的影響。所以，這些條件及每次蠕變實(shí)驗(yàn)中所獲得的數(shù)據(jù)，都要?dú)w納為定量的函數(shù)。另一方面，關(guān)于環(huán)境老化問題，若主要考慮氧化老化因素，那么，阿累尼烏斯方程（通過高溫加速試驗(yàn)）是適用的。而對(duì)于臭氧與紫外線老化，阿累尼烏斯方程就不適用了，從而不得不進(jìn)行出錯(cuò)實(shí)驗(yàn)。

在疲勞破壞實(shí)驗(yàn)中，裂紋增長(zhǎng)速度dc/dn的測(cè)定以及S-N曲線測(cè)定是其核心內(nèi)容。加之，由多層橡膠和鐵板構(gòu)成的隔震橡膠疊層體中，內(nèi)部橡膠與表層橡膠的粘接界面，橡膠與鐵板的粘接界面上都存在著剝離問題。因此，在實(shí)驗(yàn)中我們主要使用橡膠試片進(jìn)行測(cè)試，為了驗(yàn)證各要素的時(shí)效變化是否在結(jié)構(gòu)體（隔震橡膠）的時(shí)效變化中體現(xiàn)出來，該文作者制作了小型的隔震橡膠，進(jìn)行了加速試驗(yàn)，并加以對(duì)比。表1便是各構(gòu)成要素與其評(píng)價(jià)項(xiàng)目的總覽。

6 有可能進(jìn)行定量的使用壽命預(yù)測(cè)之三大要素技術(shù)開發(fā)

（1） 大變形FEM（有限元法）的解析與開發(fā)

對(duì)于隔震橡膠使用壽命預(yù)測(cè)來說，最重要的而且又是最費(fèi)功夫的，就是大變形的FEM解析法了。一般情況下使用的FEM解析乃微小變形的FEM，而在發(fā)生大地震時(shí)，隔震橡膠內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生100%的應(yīng)變，因而是不適用的。另一方面，計(jì)算軟件也是大變形FEM解析的難點(diǎn)。從根本上來說，更大的攔路虎則是這種大變形的力學(xué)解析問題。橡膠材料在大變形過程中呈現(xiàn)出明顯的非線性特性，因而，研究適用于大變形本身的力學(xué)解析是十分有必要的。

為了解決這個(gè)問題，該文作者制作了一臺(tái)一軸固定二軸拉伸的試驗(yàn)機(jī)（圖3）。依靠專業(yè)的非線性計(jì)算軟件開發(fā)公司研發(fā)了大變形FEM計(jì)算軟件（數(shù)值計(jì)算的核心部分）。把拉伸實(shí)驗(yàn)中所得的力學(xué)數(shù)值與大變形FEM計(jì)算軟件聯(lián)系起來的子程序，由該文作者所在的

圖3 一軸固定二軸拉伸試驗(yàn)機(jī)，右下方虛線框內(nèi)為處在實(shí)驗(yàn)狀態(tài)（λ=1.5）

如圖4所示，實(shí)驗(yàn)中使用了假設(shè)的未老化與經(jīng)70年老化后的試片。以裂紋生成的時(shí)間（鐵板與橡膠的粘接端部）以及裂紋擴(kuò)展的時(shí)間（橡膠中心部位）為橫軸，對(duì)施加于縱軸上的應(yīng)變量作圖，繪成S-N曲線。根據(jù)FEM計(jì)算結(jié)果，假定最大強(qiáng)度的地震發(fā)生時(shí)，隔震橡膠的最大應(yīng)變量達(dá)350%～400%。即使這樣的應(yīng)變反復(fù)多次，隔震橡膠使用60 a后仍十分堅(jiān)固。

圖4 未老化橡膠與相當(dāng)于老化70 a后橡膠的S-N曲線之對(duì)比

（2） 壓縮蠕變的機(jī)理解析與長(zhǎng)期預(yù)測(cè)

對(duì)隔震橡膠施加負(fù)荷，在測(cè)定初期能觀察到蠕變量有若干增加。而從測(cè)定中期開始，蠕變量急劇增加。圖5為將蠕變量與時(shí)間的關(guān)系作為溫度的函數(shù)制成的圖。由圖5可見，隔震橡膠的壓縮蠕變?cè)谪?fù)荷初期緩慢增加，經(jīng)過103～104min后則有呈直線型上升趨勢(shì)。因此，通過直線部分的外延，可以求得其長(zhǎng)期蠕變量，而且還可以利用阿累尼烏斯方程計(jì)算蠕變量。因?yàn)槭窃诟邷叵逻M(jìn)行的加速試驗(yàn)，所以，在室溫條件下使用60 a后預(yù)測(cè)的蠕變量也插入了圖5。

圖5 換算成室溫下內(nèi)層橡膠的彈性模量變化

然后，分析了機(jī)理，即隔震橡膠為何會(huì)經(jīng)過一定時(shí)間后，其蠕變量會(huì)激增？光從結(jié)論上說，因?yàn)閴嚎s負(fù)荷的緣故，夾在鐵板間的橡膠內(nèi)部的小分子成分（氣泡，油脂，填充劑等）從隔震橡膠的側(cè)面被擠出來，隔震橡膠厚度減?。ㄈ渥儺a(chǎn)生）。被壓縮在鐵板中間的橡膠其內(nèi)部所產(chǎn)生的壓力梯度成了推動(dòng)小分子物質(zhì)移動(dòng)的力，從而導(dǎo)致這些小分子物質(zhì)從高壓力的鐵板中心部位，向壓力為零的自由端移動(dòng)。相比于橡膠的黏彈性響應(yīng)（初期蠕變），該蠕變量要大得多。為了使小分子物質(zhì)能夠移動(dòng)，該引導(dǎo)期（103～104min）很有必要。

（3） 對(duì)環(huán)境因素老化的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)

隔震橡膠的結(jié)構(gòu)是外層橡膠保護(hù)著夾在鐵板之間的內(nèi)層橡膠?？梢栽O(shè)想，這種結(jié)構(gòu)對(duì)內(nèi)層橡膠的氧化老化有某種程度的保護(hù)作用（阻斷氧的侵蝕）。為此，可將試片封入真空容器中進(jìn)行高溫加速試驗(yàn)。圖6a為按上述條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所得的內(nèi)層橡膠的彈性模量變化（保持率）情況，利用阿累尼烏斯方程，將其換算成室溫變化情況下所得的曲線。從約有10%誤差的曲線來看，橡膠的彈性模量在使用初期（10～30 a）會(huì)有20%～30%的增加，然后逐年遞減。所以，隔震橡膠的水平彈簧剛度。就以所預(yù)計(jì)的時(shí)效變化情況為基礎(chǔ)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

圖6b是斷裂強(qiáng)度的時(shí)效變化情況。由圖6b可知，斷裂強(qiáng)度在使用初期的10～30 a間會(huì)有20%～30%的提高，而后緩慢降低。斷裂強(qiáng)度在60 a后極有可能比使用初期下降不少，與此相反的是，拉斷伸長(zhǎng)率則隨著使用時(shí)間的延續(xù)而緩慢減小。預(yù)測(cè)60 a過后，它僅為初始值的85%～90%。另一方面，對(duì)于高能量因素（臭氧，紫外線等）造成的老化，阿累烏尼斯方程是不適用的。作為加速實(shí)驗(yàn)條件，我們立刻就增加了物質(zhì)的濃度（與實(shí)際濃度相比）。不過從結(jié)果上來看，還是能夠了解到，內(nèi)部橡膠對(duì)臭氧的抗耐性并不理想。因此，需要用EPDM系的外層橡膠覆蓋在隔震橡膠的側(cè)面。

圖6 換算成室溫下內(nèi)層橡膠斷裂強(qiáng)度之變化

（4） 隔震橡膠使用壽命之判定

如果60 a間遇上兩次大地震（震度7），橡膠所受到的最大形變（350%～400%）的次數(shù)至多也就10次左右。其間，再遇上中等程度的地震5到6次，輕微地震10次，從上述圖4老化后的S-N曲線來看，對(duì)反復(fù)多次變形的耐久性仍有余量。表1對(duì)與各結(jié)構(gòu)要素（內(nèi)層橡膠，外層橡膠，粘接剝離等）相關(guān)的疲勞與老化等耐久性進(jìn)行了全面的評(píng)價(jià)。結(jié)果判定，隔震橡膠的使用壽命可達(dá)60 a以上（安全率包含在內(nèi)）。

此外為謹(jǐn)慎起見，該文作者制作了小型隔震橡膠，并對(duì)其進(jìn)行了相當(dāng)于60 a跨度的氧化老化試驗(yàn)，確認(rèn)其疲勞破壞特性也未出現(xiàn)問題。因此，在1987年末得出了“隔震橡膠的使用壽命可達(dá)60 a以上”這一最終結(jié)論。而后，有人就提出了隔震橡膠能否使用100 a的這樣的問題。為了回答這個(gè)問題，有必要站在新的起點(diǎn)上，再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

7 使用壽命預(yù)測(cè)準(zhǔn)確嗎？

（1） 環(huán)境老化的時(shí)效變化（實(shí)際使用10 a后的隔震橡膠）

首先，觀察一下因環(huán)境老化因素造成的性能之變化。該文作者回收了在山上大橋（日本栃木縣鳥山町）上使用了10 a的隔震橡膠（2組），并對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試。圖7為用回收的隔震橡膠解剖試片測(cè)定的彈性模量（300%拉伸應(yīng)力）的分布圖。圖中與未使用過的新品隔震橡膠進(jìn)行了對(duì)比。若除去接近外表層的部分，與使用初期相比，彈性模量有19%的增加。此外，斷裂強(qiáng)度的變化（增加10%）大體上也符合預(yù)測(cè)結(jié)果。而且，預(yù)計(jì)不會(huì)出現(xiàn)表征臭氧老化的表面裂紋。

圖7 實(shí)際使用10 a后的隔震橡膠的彈性模量變化

（2） 蠕變量的時(shí)效變化（實(shí)際使用20 a后的隔震橡膠）

各建筑商對(duì)隔震橡膠在使用過程中會(huì)有何種變化這一問題，非常感興趣，所以，對(duì)幾棟抗震大樓從建造開始時(shí)便不斷地進(jìn)行蠕變量測(cè)試。大林組技術(shù)研究所高科技研發(fā)中心從1986年8月竣工到2005年3月為止的19 a間，其蠕變測(cè)量數(shù)據(jù)已公開發(fā)布。圖8中A基點(diǎn)數(shù)據(jù)（黑色圓點(diǎn)）為隔震橡膠載荷23 d后測(cè)得的值。將其開工建設(shè)時(shí)開始記錄的20 a間的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)值（實(shí)線）進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，兩者基本一致。根據(jù)實(shí)線預(yù)測(cè)的60 a后，隔震橡膠的蠕變量為6.0 mm（=2.2%）。

圖8 實(shí)際使用20 a后的隔震橡膠的蠕變量變化與預(yù)測(cè)值之比較

8 抗震建筑，隔震橡膠今后的研究課題與社會(huì)責(zé)任

“反正我們已經(jīng)了解了地震的發(fā)生機(jī)理，通過采取抗震措施，可以抵御它”。假如產(chǎn)生這樣的輕敵思想，那么，對(duì)于抗震工作者來說，這樣的想法可能會(huì)招致無可挽回的損失。上文的報(bào)告中說，就設(shè)定隔震橡膠的使用壽命而言，能達(dá)到其1/4～1/3使用壽命的報(bào)告尚未發(fā)表。因此，現(xiàn)在該是腳踏實(shí)地進(jìn)行周密準(zhǔn)備的時(shí)候了。為此，要把事態(tài)預(yù)想得更嚴(yán)重一些，作好倒計(jì)時(shí)的準(zhǔn)備。

對(duì)抗震建筑物來說，不該發(fā)生的事故是，由于地震的緣故，建筑物與周圍的固定物體（建筑物與柱狀物）發(fā)生沖撞。最嚴(yán)重的狀況是隔震橡膠斷裂，建筑物部分損壞或倒塌。至于說造成這些嚴(yán)重事故的原因，從外部條件來看，有長(zhǎng)周期地震波，松軟的地基，地殼滑移等?？磥碛斜匾匦略u(píng)價(jià)包括變更設(shè)計(jì)內(nèi)容在內(nèi)的整體方案。加之，需要更加注意的是，在隔震橡膠制造以及抗震建筑物施工時(shí)人為的過失。

如果，我們能意識(shí)到自然現(xiàn)象的神秘與殘酷無情，那么，在何種情況下，才能絕對(duì)避免最嚴(yán)重的事態(tài)發(fā)生？所以，必須引入故障保險(xiǎn)機(jī)制。比如，在隔震橡膠破損前，使建筑物軟著陸在何種地基上；為不使建筑物在一定距離內(nèi)位移而設(shè)置限位裝置等等，只要開動(dòng)腦筋，總能找到解決方案。

總之，在日本，抗震建筑還只是一門技術(shù)，并非一種產(chǎn)品。有史以來，地震科技工作者肩負(fù)著日本人民的期待和也許可以實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想（結(jié)束對(duì)地震的恐懼），即承擔(dān)著“創(chuàng)造新型居住文化”這一使命。所有地震科技工作者，所有企業(yè)，都要拋棄個(gè)人、公司的名譽(yù)與眼前利益，擔(dān)負(fù)起責(zé)任和義務(wù)，并永遠(yuǎn)銘記在心。

［1］ 深堀美英. 免震ゴム開発加ら生まれを左高分子の壽命預(yù)測(cè)技術(shù). ployfile 2014. No.10 52-58.

［責(zé)任編輯：張啟躍］

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2015-06-05