□ 陳立

航天技術(shù)如何變身抗震神器

□ 陳立

隔震支座的工作原理與火箭發(fā)動機的柔性噴管很接近，要有足夠的支撐力扛起上面的建筑；在抗拉力上又要具備彈性，而不至于被拉斷。通過這樣的技術(shù)，可以把地震80%左右的能量隔離，減少地震對上層建筑的破壞。

▲ 隔震支座施工安裝現(xiàn)場

9月16日，新疆阿克蘇地區(qū)庫車縣發(fā)生5.7級地震，震源深度6公里。這是今年繼九寨溝7.0級地震和新疆博爾塔拉蒙古自治州精河縣6.6級地震后，中國發(fā)生的又一次較大震級的地震。

考查要點：(1)主要考查鎂鋁合金中某一成分含量的測定計算或?qū)嶒灥脑O(shè)計。(2)合金與酸反應后再與堿反應,求沉淀的最大量或耗堿量等。

（二）增加學生在音樂欣賞中的審美體驗。人在音樂中會產(chǎn)生繁雜情感，而這些情感的復雜程度與人的經(jīng)歷體驗也有關(guān)。奧爾夫音樂教學法中一個獨特的方式就是通過講故事的方式來增加學生對于音樂作品的理解和了解，這樣有利于學生能夠感同身受，從作者的角度出發(fā)，盡可能深刻而真實地感受作者想要傳達的感情。同時，這樣能激起學生心中更多的共鳴，增加學生在音樂欣賞過程中的審美體驗。

中國是世界上多地震的國家，也是蒙受地震災害損失最為深重的國家之一。在地震精確預測仍是世界難題的情況下，有沒有有效的方法來減少地震造成的生命和財產(chǎn)損失呢？近日，一種在網(wǎng)上被稱為“抗震神器”的設(shè)備似乎給人們帶來了希望。實際上，它是在航天技術(shù)加快軍轉(zhuǎn)民的背景下，中國航天科技集團公司四院41所研發(fā)的減隔震產(chǎn)品。

靈感來自火箭發(fā)動機

2013年4月20日，四川省雅安市蘆山縣發(fā)生7.0級地震，震源深度13公里，震中蘆山縣龍門鄉(xiāng)99%以上房屋垮塌，重慶及陜西寶雞、漢中、安康等地均有較強震感。

在西安，吳新華密切關(guān)注著蘆山地震的動向。一則新聞引起了他的注意：由澳門特別行政區(qū)援建的蘆山縣醫(yī)院在強震中“毫發(fā)未損”，網(wǎng)友稱其“樓堅強”，因為這棟建筑物有防震設(shè)計，加入了一種隔震墊。

41所固體火箭發(fā)動機首席專家尤軍峰解釋說，傳統(tǒng)的抗震技術(shù)是把建筑物上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)牢固地連接在一起，其實就是把房子蓋得更結(jié)實，用更粗的鋼筋、更多的混凝土澆注，但這樣抗震的效果并不理想。而如果在建筑的上部結(jié)構(gòu)與地基之間增加隔震層、安裝橡膠隔震支座，就能起到與地面“軟連接”的作用，通過這樣的技術(shù)，可以把地震80%左右的能量隔離，減少地震對上層建筑的破壞。

吳新華是中國航天科技集團四院41所返聘的老專家，他突然意識到，航天科技或許能幫普通民眾干一件大事。第二天，吳新華就跑到單位找領(lǐng)導提出了一個想法：能否依托固體火箭發(fā)動機噴管柔性擺動技術(shù)，研發(fā)減隔震產(chǎn)品，以減少和阻隔地震波對建筑物的影響。

式中：Si為某污染物的污染指數(shù)；Ci為某污染物的實測濃度，mg/L；C0為某污染物的評價標準值，mg/L.

此外，日本建筑在選材上也格外講究。比如，在歐洲、中國經(jīng)常被當作主要建筑材料的磚瓦，現(xiàn)在在日本建筑上幾乎已經(jīng)找不到蹤影，取而代之的是輔以輕型墻面材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。地上55層、高185米，有日本最高公寓樓之稱的埼玉縣川口公寓，就采用了與美國紐約世界貿(mào)易中心相同的建筑材料——168根混凝土填注鋼管(CFT)。這種鋼管的直徑最大可達800毫米，厚度達40毫米，管芯中注入了比通常混凝土的強度高3倍的特種混凝土。

于是，四院41所利用固體火箭發(fā)動機噴管柔性擺動技術(shù)和工藝，歷經(jīng)兩年多，研制出疊層橡膠隔震支座。它是由一層鋼板、一層橡膠，層層交錯疊合起來，并經(jīng)過特殊工藝將橡膠與鋼板牢固地粘結(jié)在一起。這樣的結(jié)構(gòu)，具有大的豎向剛度和豎向承載力，足夠支撐龐大建筑物的荷重，安全系數(shù)一般可達10以上；同時，又具有很小的水平剛度和足夠大的水平變形能力，保證建筑物的振動周期延長2～3秒或3秒以上，從而能夠避免同頻共振帶來的破壞。

此外，支座具備恰當?shù)淖枘岷头€(wěn)定的彈性復位功能，兼具耐久性和抗疲勞性能，適用于新型橋梁和房屋建筑。

“我們的產(chǎn)品已經(jīng)通過了華中科技大學的型檢?！迸嵘賻浗榻B說，該所已投放到市場的建筑，用疊層橡膠隔震支座水平極限剪切應變(物體產(chǎn)生的相對形變量)達450%，大于國標的要求，使用年限超過60年?！斑@個指標已經(jīng)達到了日本同行的水平?！?/p>

從提出設(shè)想到如今在社會上引起關(guān)注，裴少帥和同事們在為這項技術(shù)苦心付出了好幾年。他表示，“我們研發(fā)的減震、隔震產(chǎn)品使用效果很不錯，技術(shù)應用比較成熟?！?/p>

無論是對新建的還是已有的建筑物，這種支座的安裝施工都不復雜。陜西省渭南市大荔縣實驗小學擁有嶄新的高標準教學樓，每一棟教學樓下面都安置了這種隔震支座。打開教學樓的一處通風口，下到建筑的底部。隔震支座每6米一個，呈網(wǎng)狀分布，在這個地下空間有30個，支撐著整棟教學樓。

▲ 日本的房屋抗震技術(shù)，在全世界都屬于領(lǐng)先的。在模擬6級地震時，上面的人需要抓緊欄桿，否則根本站不?。ㄗ髨D）；采用防震技術(shù)后，同樣模擬6級地震，上下強烈錯位10厘米，可以看到下面劇烈錯位，而上面風平浪靜，站在平臺上的人一點事都沒有（右圖）

▲ 隔震支座剖面圖

抗震不只靠“神器”

41所的減隔震產(chǎn)品經(jīng)央視報道后，“抗震神器”的名頭很快就借助互聯(lián)網(wǎng)傳開了。但裴少帥表示，這種產(chǎn)品并非中國首創(chuàng)。

減震和隔震體系，能實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)自身、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑物內(nèi)部設(shè)施的三重保護，使得震后建筑物無需修復，可繼續(xù)使用。航天四院的技術(shù)人員介紹說，“隔震與不隔震，地震反應差4到8倍?！?/p>

地震的能量經(jīng)過基礎(chǔ)傳輸?shù)缴喜拷Y(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)發(fā)生振動和變形，一旦受力超過其結(jié)構(gòu)強度時，便會發(fā)生破壞甚至倒塌。所謂抗震結(jié)構(gòu)，就是在中小地震發(fā)生時，利用柱、梁、剪力墻的承載力抵御地震。這種結(jié)構(gòu)在形式上大致分為框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)。作為一種傳統(tǒng)的抗震方式，簡單地說，就是把房子蓋得更結(jié)實，用更粗的鋼筋、更多的混凝土澆注。

減震結(jié)構(gòu)是通過在抗震結(jié)構(gòu)的建筑物內(nèi)設(shè)置阻尼器來抑制震動，以減輕柱、梁等主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷。針對大地震設(shè)計的阻尼器，多采用安裝減震器的方法。

式中,ω為入射光角頻率,τ為光子的存儲時間,ν為入射光的頻率,Δv是諧振腔透射譜的半高全寬。求得Q=2.4×106。

隔震結(jié)構(gòu)則在建筑物的基礎(chǔ)部位或中間層設(shè)置隔震層(構(gòu)件)，它不用改變原建筑的設(shè)計方案，就能抑制地震力引起的橫向震動，并使建筑物的晃動頻率放緩。隔震層的豎向承載力大，但水平方向柔軟，能有效地降低地震引起的建筑物上部結(jié)構(gòu)加速度反應而導致的變形，從而減小地震對建筑的破壞。

日本是地震多發(fā)國，世界上20%以上的地震都發(fā)生在該國。因此，建筑結(jié)構(gòu)的抗震性在日本很早就受到了重視，此類結(jié)構(gòu)在功能上又分為抗震、減震、隔震三種。裴少帥說，目前在網(wǎng)上被津津樂道的“抗震神器”其實屬于減震、隔震的范疇。

隔震技術(shù)在國外發(fā)展較快，在大型公共建筑和軍事建筑中得到了廣泛應用。特別是新西蘭、日本和美國，其技術(shù)研究開展較早，水平較高，實踐經(jīng)驗豐富，生產(chǎn)能力也較強。

日本著名的“三井之家”技術(shù)中心給出的數(shù)據(jù)是：目前在日本新建的60米以上的高層建筑中，90%都采用了各種的隔震、減震部件，來實現(xiàn)建筑的抗震性能。在新建的兩三層普通民居中，也有40%～50%采用了隔震、減震部件。此外，還有一些既有建筑也加裝了隔震、減震部件。

全國城市抗震防災規(guī)劃審查委員會專家委員、中國建筑標準設(shè)計研究院防災抗震技術(shù)中心副主任曾德民說，這些隔震、減震部件，通常具有四種機能：具有不把地震的搖動傳給建筑的“絕緣機能”；具有受到地震搖動也能維持穩(wěn)定來支撐建筑物重量的“支撐機能”；具有削弱地震搖動幅度的“衰減機能”；具有地震后讓建筑物恢復到原位的“恢復機能”。

這是在以往繳納標準基礎(chǔ)上單位稅額增加了三倍，并且隨著城市化發(fā)展進度，各地政府對城市用地等級、用地范圍重新劃分，在一所城市根據(jù)地塊位置按等級納稅，比如一類地每平方米24元，二類地每平方米16元，幅度差異很大，導致企業(yè)繳納的土地使用稅在原來基礎(chǔ)上翻了兩番還多。

3.4 加強技術(shù)培訓，完善科技服務(wù) 堅持“實用、實際、實效”的原則，大力開展農(nóng)民實用技術(shù)培訓和現(xiàn)場技術(shù)指導工作，重點示范推廣韭菜標準化栽培、集約化育苗、病蟲害防控、產(chǎn)品產(chǎn)后處理等技術(shù)，提高種植戶生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的能力，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價。加強與科研院所的合作，建立科技人員到戶、良種良法到田，技術(shù)要領(lǐng)到人的科技服務(wù)體系。充分利用培訓示范、現(xiàn)場指導及媒體宣傳等方式，提高農(nóng)民認知，促進新品種、新技術(shù)的示范推廣及應用。

中國建筑研究院注冊結(jié)構(gòu)工程師王瑋在一篇論文中介紹，日本三井不動產(chǎn)公司在東京都杉并區(qū)兼作的一座93米的免震結(jié)構(gòu)公寓，建筑物的外圍使用了高強度16積層橡膠，中央部分也使用了天然橡膠系統(tǒng)的積層橡膠。在6級以上的地震發(fā)生時，這種保護裝置能使建筑物的受力減少一半。

潑尼松是一種糖皮質(zhì)激素類藥物，可以顯著增強抗炎功效，對毛細血管擴張和增生發(fā)揮抑制作用，有效減輕炎性因子對神經(jīng)節(jié)的破壞，血管通透性降低，并且可以有效避免瘢痕。

四院主要承擔我國運載火箭、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)導彈、衛(wèi)星、載人飛船等航天產(chǎn)品固體發(fā)動機的研制、生產(chǎn)和試驗任務(wù)。隔震支座的工作原理與火箭的柔性噴管很接近，要有足夠的支撐力扛起上面的建筑；在抗拉力上又要具備彈性，而不至于被拉斷。

循證護理教學作為一種新興的護理教學理念，廣大教師需要積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)護理教學的模式，才能使循證護理在護理教學中取得良好的應用效果。一方面，教師要加強自身對于循證護理的認知程度，教師作為知識的指引者、引領(lǐng)者，自身對于循證護理知識的理解與掌握，會直接影響課堂教學中的成效。另一方面，教師在深入透徹的了解到循證護理的相關(guān)知識架構(gòu)后，要合理、科學的將循證護理知識融入到課堂教學過程中去。在課堂中引入循證護理教學，不僅能夠轉(zhuǎn)變學生以往的由被動學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習的模式，提升學生學習興趣，還能有助于培養(yǎng)學生及時發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。

不斷完善的建筑法律也是必不可少的。“每一次日本發(fā)生特大地震后，國土交通省都會組織力量進行建筑抗震調(diào)查，根據(jù)調(diào)查結(jié)果提出對《建筑基準法》的修改意見。”上海世博會日本產(chǎn)業(yè)館建筑制作人寺崎由起曾表示，日本建筑師在設(shè)計建筑時，會嚴格依照《建筑基準法》的抗震要求，而且這部法律每幾年就會重新修訂一次。

▲ 粘滯阻尼器

發(fā)展中的減隔震設(shè)備

為了找到合適的生產(chǎn)伙伴，他們跑遍了衡水、株洲、西安等地的相關(guān)企業(yè)，最遠還去過云南。然而，很多企業(yè)面對他們提出的生產(chǎn)標準直搖頭，要么表示做不到，要么認為不劃算。

▲ 阻尼器一般是安裝在梁和地基之間的節(jié)點處，起連接的一個作用，如果隔震支座不起作用的時候，這個阻尼器就會發(fā)揮作用

裴少帥在前期調(diào)研時發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)企業(yè)甚至沒有完全掌握設(shè)計大尺寸產(chǎn)品的技術(shù)，產(chǎn)品合格率也不高，影響了這些產(chǎn)品的推廣應用。“一拿國外標準對比，國內(nèi)基本上就沒有企業(yè)能達到了，這也堅定了我們在這條路上走下去的決心?！?/p>

41所有豐富的航天產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)儲備。幾年來，研發(fā)團隊的設(shè)計師都是“兼職”狀態(tài)，一手負責航天型號的設(shè)計工作，一手研發(fā)減隔震產(chǎn)品。他們先是通過自身的研制、生產(chǎn)能力，確保設(shè)計和工藝達到國外標準。待條件逐漸成熟后，為解決自身生產(chǎn)能力不足的問題，從2016年開始尋找民企進行合作。

航天四院41所以固體火箭發(fā)動機柔性噴管技術(shù)為基礎(chǔ)，研制出建筑用橡膠隔震支座、減震阻尼器等產(chǎn)品，在此基礎(chǔ)上，又先后研制出適用于大型設(shè)備或儀器的減隔震產(chǎn)品。在41所進入這個市場之前，國內(nèi)企業(yè)也擁有同類產(chǎn)品，但質(zhì)量控制、設(shè)計、材料、工藝等水平，都與國外同行差距較大。

起初找到一家業(yè)內(nèi)信譽度很高的企業(yè)，前期合作比較順利。但在建筑用疊層橡膠隔震支座中，橡膠和鋼板要粘結(jié)起來，但檢驗時發(fā)現(xiàn)，鋼板在加壓硫化環(huán)境下變形非常大，鋼板的不平度超過了41所提出的標準兩倍。原來，這家企業(yè)在生產(chǎn)過程中節(jié)省了一道熱處理工序，鋼板沒有釋放應力?！叭绻诔丨h(huán)境下檢測是沒問題的，然而，生產(chǎn)者認為那道工序沒有必要，也耗費成本?！?/p>

尋遍大半個中國后，最終還是在西安找到一家民企并順利達成合作。除了商業(yè)訴求，大家也希望能通過努力，改變國內(nèi)產(chǎn)品性能普遍落后的現(xiàn)狀。裴少帥認為，產(chǎn)品設(shè)計理念都是國外現(xiàn)成的，國內(nèi)產(chǎn)品水平不高主要還是因為工程應用能力差，而航天企業(yè)在這方面會強一些。

隔震支座的設(shè)計壽命是60～70年，這個結(jié)果是以材料在惡劣自然環(huán)境下加速老化為前提計算出來的。但實際上，41所在超強抗老化高性能橡膠、高強度粘接劑等方面做了更深入的研究，還對產(chǎn)品材料外表面做了防止老化、霉變、腐蝕的處理，所以一般情況下，正常使用壽命應該是大于設(shè)計壽命的。“這和天上飛的衛(wèi)星經(jīng)常能超期服役是一個道理?！?/p>

除了需要在整體上幫助建筑物減隔震，房屋內(nèi)的精密儀器設(shè)備、重要文物也可以通過減隔震支座得到重點保護?！八拇ㄟB續(xù)發(fā)生的幾次地震，對文物的破壞就很嚴重，博物館也是需要重點保護的對象?！迸嵘賻浾f。

中國債券市場營銷由于自身債券市場的發(fā)展時間較短，需要更加專業(yè)的機構(gòu)和人才對其業(yè)務(wù)加以宣傳和拓展，以更好的完成相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及相關(guān)項目的開展和進行。然而在我國目前的中國債券市場能夠全面了解并從事與中國債券市場營銷業(yè)務(wù)的專業(yè)機構(gòu)嚴重不足。中國也是一個間接融資的國家，因此持有債券的銀行比例自然相對較高，這與目前的融資結(jié)構(gòu)是一致的。同時由于中國債券市場營銷不僅涉及到金融方面的知識，還涉及到營銷、法律甚至外語等等多個方面的知識，因此對于相關(guān)從業(yè)人員的要求也較高，我國的中國債券市場目前也嚴重缺乏能夠從事中國債券市場營銷的業(yè)務(wù)人員。這在很大程度上促成了中國債券市場營銷在中國中國債券市場的緩慢發(fā)展。

一旦出現(xiàn)極端條件，連隔震支座都無法避免的大變形和位移怎么辦？尤軍峰表示，一方面，他們將研發(fā)一種配合支座使用的裝置，以應付更大的荷重和沖擊；另一方面，還將通過航天仿真技術(shù)來優(yōu)化、改進現(xiàn)有的隔震結(jié)構(gòu)。

將舵機配以圓形舵角，固定在層板方盒上，將三軸尾電機座一端安裝在舵角上，另一端安裝在電機尾部，在舵機控制舵角轉(zhuǎn)動時，通過電機座的傳導作用，會使電機的方向發(fā)生變化，此時電機的拉力線發(fā)生變化導致飛機轉(zhuǎn)向。據(jù)飛機性能、舵機質(zhì)量、設(shè)計要求，合理選擇舵機類型以及轉(zhuǎn)動行程量。矢量控制系統(tǒng)對舵機性能要求較高，建議選大扭矩金屬數(shù)字舵機，普通塑料舵機無法提供很大的扭力，同時齒輪嚙合不嚴密。并且飛機設(shè)計時應考慮合理的機頭長度以滿足電機轉(zhuǎn)向的安全距離，防止同時可適量縮短飛機尾翼到重心的距離、縮小垂尾受力面積。

目前市場上的減隔震產(chǎn)品主要都是應用于二維層面的地震中，因為地震波最厲害的就是橫波，地面是橫向擺動。國內(nèi)外業(yè)界還在研制、測試三維空間的減隔震系統(tǒng)，可應對海上的橫向和縱向擺動。41所也在進行這方面的探索。

中國的隔震技術(shù)起步較晚，但目前已建有隔震建筑3000多幢，比2005年統(tǒng)計數(shù)量翻了一番。其中，云南省的隔震建筑面積約占全國的一半左右。

國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)文指出，從2014年起，各省、自治區(qū)、直轄市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳應有序推進減隔震技術(shù)的應用，確保工程質(zhì)量。隨后，甘肅、新疆、青海等地震高烈度地區(qū)對使用減隔震技術(shù)做了強制規(guī)定——凡是位于抗震設(shè)防烈度8度及以上的地震高烈度地區(qū)及地震災后重建的4至12層學校教學樓、學生宿舍、醫(yī)院醫(yī)療用房、幼兒園、機場等人員密集公共建筑，必須采用基礎(chǔ)隔震技術(shù)進行設(shè)計。

在中國，減隔震設(shè)備未來還會在公路、橋梁、船舶和核電設(shè)施等領(lǐng)域派上更大的用場。

責任編輯：薛滔