隔离地震的建筑

　　三年前，当巨大的地震灾难降临中国西南的四川时，演绎了无数生离死别的故事。
　　安心灵是绵阳市防震减灾局的副局长，今年清明后带着我们再一次进入北川灾区。这个已经被建成地震纪念馆的地方，时至今日还是让他伤心不已。他清楚地记得地震当晚他来到这里寻找他的同事时，发现那里的建筑只剩下一个楼顶了。
　　回看地震现场，那些倒塌的建筑让人生畏，我们似乎还能听到废墟深处传来的呻吟。而那些站立在废墟上的房子，也让我们产生深深的敬意，感谢它们在地震那一刻保护了人类的生命。在一座破损不太严重的建筑物门口，老安停下来为我们讲述了一个发生在超市里的故事。这个建筑物是一个超市，当时就在这里幸存的几千人相互分发食物，然后大家向绵阳的方向逃难。当大家到达北川中学的时候，县委决定，让青壮年返城救人，其他人向绵阳疏散，而疏散的人都自觉地把手中的食物留下来，场面特别令人感动。
　　这座站立不倒的房子，保护了生命，还保留了幸存者活下去的必需品。建筑，对于生命的意义，只有经历过灾难的人才会深刻地体会到。
　　怎样才能让房子不倒?我们辛辛苦苦建造的房子，怎样才不会反过来伤害我们?自古以来人们一直思考着这样的问题。在上个世纪，曾经有一个幻想学家，他幻想在下一个世纪(本世纪)人类就不怕地震了，因为人类居住的都市都建在一个大方舟上。
　　地震，一次次刺痛人类的心，人类对于抵御地震灾难的要求也越来越强烈。而现实中，解决建筑抗震难题并不容易。
　　随着建筑物的不断升高不断庞大，它本身的抗震安全也越来越重要，光靠把梁柱加粗、墙壁加厚也束缚了建筑的发展。怎么办，能不能真像幻想中的那样，把房子和发生地震的大地隔离开?幻想终归是幻想，把城市建在一条大船上的可能性不大。怎么才能让建筑物与地震隔离开?怎样不让它再遭受地震威胁呢?
　　我们来到了正在建设的昆明新机场工地，这个机场建成后，将是我国第四大机场，是国家“十一五”期间的重点工程。但有一个让人无法回避的问题是，昆明机场所在的云南省，正处于我国西南地震多发区；而且未来的新机场航站楼，是用七条彩带一样的钢梁支撑起来的，这漂亮的建筑也给抗震提出了难题。有专家指出，昆明机场是一个非常不规则的建筑物，当地震发生时，这种不规则的建筑物就要产生扭转，一旦发生扭转则一定会发生巨大破坏。
　　怎样把这个弱点转化为安全可靠的结构呢?来到机场候机楼的地下，我们看到一个奇怪的景象：候机楼的地基不是直接深入地下，而是全都架在了一个个看上去像是用橡胶制成的圆柱体上，整个建筑像是一个悬浮着的巨大的船。云南省地震工程研究院安晓文院长介绍，候机楼下面的橡胶圆柱，作用就相当于大船下的水，打个比方说，一条船行驶在海上，船跟海底之间有一层水，水是柔软的，海底发生地震的时候，对于船是没有影响的，因为被海水隔离了。
　　难道这候机楼就是幻想家想象的那条大船吗?
　　水的柔性，能隔离震动的力量，人类能否利用这个原理隔离地震呢?不能把建筑物建在真正的水面之上，用什么以柔克刚隔离地震的破坏呢?自然灾难，从来就是人类发展的伴生物。但人类不应该白白经历灾难，正是在灾难中，人们学会了新的生存之道。
　　周福霖，中国工程院院士，30多年前，唐山发生地震时，当时还年轻的他发现了一个奇迹：在一片废墟中，还有2栋4层的房屋没有倒。他感觉非常奇怪，走进一看，发现北侧房屋墙下都有一道沥青防潮层。在发生地震时，这个建筑物沿着这个防潮层滑动了40厘米左右，房屋没有倒塌。
　　4层楼下面的沥青层为什么能让楼房不倒呢?让我们到地震现场看看建筑物遭受破坏后会有什么特点。北川很多曾经是顶楼的房子，现在掉落到了地上，底层楼被摧毁了。那些没倒塌的建筑，底层柱子上也都有受到强力摧折的痕迹，这些都在告诉我们什么呢?
　　专家介绍，地震的时候，从震源破裂出来的能量，会以地震波的方式向周围传播，一个叫纵波，一个是水平向的剪切波，对建筑损害最大的是剪切波。地震发生时，它往往在建筑物的一层产生剪切力，对那里的破坏最大。人们针对这种现象，想出了现在的办法：把柔性的橡胶隔震垫加装在受力最大的地方，把这个破坏性的力消减掉，以此来减轻地震对建筑其他结构的摧毁，这就是隔震的原理。
　　加上这样一层柔性的隔震垫，地震的破坏就能被隔离掉吗?让我们来做实物实验：
　　制作2个同样的建筑模型，在2个模型下面安装不同的底座，一个是用有机玻璃固定的，另一个是用橡胶垫支撑的。把它们放在一个震动台上，在遭受同样的地面震动时，它们会有什么不同呢?
　　发生震动时，同样的震动，建筑物的晃动程度不同，上方放置的水箱里的水也明显能看出差别。造成这种明显差异的就是2个模型下面安装了材料不同的底座。
　　在模型实验中，我们看到了明显效果，但用在真材实料的建筑中也能有同样的效果吗?研究者已经在广州大学抗震建筑研究中心的试验台，根据采集来的真实地震波，进行过很多次模拟试验。结果表明，不管多大地震，在震动台上每一个隔震房屋都没有被震倒，而且地震越大它的隔震效果越好。
　　国外一些研究机构也进行了很多类似的试验。试验结果告诉人们：因为经过隔震后房屋的晃动变成了一种缓慢的平移，不仅房屋受损减少，房内的家具等设施的倒塌也减少很多。
　　橡胶隔震的理念，给人们抵御地震的幻想打开了一扇门，但是当把它应用于承载我们生命的建筑上时，它安全吗?有没有难以回避的问题呢?
　　在昆明机场的地下层我们看到，橡胶隔震垫非常粗大，直径都在1米以上，但橡胶毕竟是柔软的东西，把这样大一个机场候机楼放在橡胶做成的垫子上，它能承受得了吗?专家分析，如果是一个完全纯的橡胶块的话，那么它竖向的承载力和横向的承载力是完全一样的，由于建筑物很重，因此它竖向的承载力不够。
　　怎样能让橡胶承受住建筑物的强大压力呢?这个秘密就在橡胶隔震垫制作的过程中!原来在橡胶的中间被叠放进去了一层层钢板。
　　把钢板放进橡胶层，橡胶就不会变形了吗?不变形的橡胶垫还能具有隔震的效果吗?
　　每种橡胶垫做好后，都要经过抗压和柔性试验，在巨大的纵向压力和横向拉力下，它的各项性能必须达标才能安装。但是对于橡胶，还有另一个让人担心的地方，就是它会不会老化呢?专家告诉我们，橡胶是相当容易疲劳氧化的，一般橡胶放上个三五年就会有一定程度老化。而建筑物的寿命可远不止三五年，我国通常的民用建筑设计使用年限为50年，重要建筑年限更长。使用周期如此长久的建筑物，怎么能用易老化的东西来支撑呢?
　　橡胶老化主要是热老化，在受热时它的分子链断裂就会产生老化。但是作为隔震垫来说，它使用的环境是比较封闭的，受到光照等情况较少，因此老化程度比较低，所以作为隔震垫使用，寿命是相当长的。
　　汶川地震后，隔震建筑进入了迅速发展期，很多援建项目都采用了隔震技术。但在普通住宅中，这样的技术应用，会不会增加房屋建设成本呢?
　　在昆明市最外围的东川区，因为历史上发生过比较大的地震，所以对建筑的抗震要求，这里达到了最高的9度设防，建筑的梁柱钢筋用量很大，高楼无法承受，以至于几年前这里还很少有高层建筑，百货大楼也只敢盖到5层高。
　　因为有了橡胶隔震技术，十几层的商用高楼出现在了东川。这种隔震建造技术也运用到了住宅小区的开发中。我们看到，在一个小区里现在正在建设的，是从未有过的11层楼住宅。那么房子每平方米成本会提高多少呢?该小区开放商向我们介绍，使用隔震垫的房屋造价比不使用隔震垫的造价还稍微偏低一点。
　　为什么使用隔震垫造价反而会降低呢?因为按照国家建筑抗震设计规范，加装隔震垫后，建筑上部结构的梁柱和墙体都可以相应减少尺度，钢材和混凝土的使用量会减少，所以虽然增加了隔震垫的支出，但总体成本却能降低，这就为隔震技术在建筑中的大量使用提供了条件。而隔震技术的不断完善，也为各种特殊建筑的抗震，提供了新思