航天技术如何变身抗震神器

□ 陈立

航天技术如何变身抗震神器

□ 陈立

隔震支座的工作原理与火箭发动机的柔性喷管很接近，要有足够的支撑力扛起上面的建筑；在抗拉力上又要具备弹性，而不至于被拉断。通过这样的技术，可以把地震80%左右的能量隔离，减少地震对上层建筑的破坏。

▲ 隔震支座施工安装现场

9月16日，新疆阿克苏地区库车县发生5.7级地震，震源深度6公里。这是今年继九寨沟7.0级地震和新疆博尔塔拉蒙古自治州精河县6.6级地震后，中国发生的又一次较大震级的地震。

考查要点：(1)主要考查镁铝合金中某一成分含量的测定计算或实验的设计。(2)合金与酸反应后再与碱反应,求沉淀的最大量或耗碱量等。

（二）增加学生在音乐欣赏中的审美体验。人在音乐中会产生繁杂情感，而这些情感的复杂程度与人的经历体验也有关。奥尔夫音乐教学法中一个独特的方式就是通过讲故事的方式来增加学生对于音乐作品的理解和了解，这样有利于学生能够感同身受，从作者的角度出发，尽可能深刻而真实地感受作者想要传达的感情。同时，这样能激起学生心中更多的共鸣，增加学生在音乐欣赏过程中的审美体验。

中国是世界上多地震的国家，也是蒙受地震灾害损失最为深重的国家之一。在地震精确预测仍是世界难题的情况下，有没有有效的方法来减少地震造成的生命和财产损失呢？近日，一种在网上被称为“抗震神器”的设备似乎给人们带来了希望。实际上，它是在航天技术加快军转民的背景下，中国航天科技集团公司四院41所研发的减隔震产品。

灵感来自火箭发动机

2013年4月20日，四川省雅安市芦山县发生7.0级地震，震源深度13公里，震中芦山县龙门乡99%以上房屋垮塌，重庆及陕西宝鸡、汉中、安康等地均有较强震感。

在西安，吴新华密切关注着芦山地震的动向。一则新闻引起了他的注意：由澳门特别行政区援建的芦山县医院在强震中“毫发未损”，网友称其“楼坚强”，因为这栋建筑物有防震设计，加入了一种隔震垫。

41所固体火箭发动机首席专家尤军峰解释说，传统的抗震技术是把建筑物上部结构与基础牢固地连接在一起，其实就是把房子盖得更结实，用更粗的钢筋、更多的混凝土浇注，但这样抗震的效果并不理想。而如果在建筑的上部结构与地基之间增加隔震层、安装橡胶隔震支座，就能起到与地面“软连接”的作用，通过这样的技术，可以把地震80%左右的能量隔离，减少地震对上层建筑的破坏。

吴新华是中国航天科技集团四院41所返聘的老专家，他突然意识到，航天科技或许能帮普通民众干一件大事。第二天，吴新华就跑到单位找领导提出了一个想法：能否依托固体火箭发动机喷管柔性摆动技术，研发减隔震产品，以减少和阻隔地震波对建筑物的影响。

式中：Si为某污染物的污染指数；Ci为某污染物的实测浓度，mg/L；C0为某污染物的评价标准值，mg/L.

此外，日本建筑在选材上也格外讲究。比如，在欧洲、中国经常被当作主要建筑材料的砖瓦，现在在日本建筑上几乎已经找不到踪影，取而代之的是辅以轻型墙面材料的钢筋混凝土结构。地上55层、高185米，有日本最高公寓楼之称的埼玉县川口公寓，就采用了与美国纽约世界贸易中心相同的建筑材料——168根混凝土填注钢管(CFT)。这种钢管的直径最大可达800毫米，厚度达40毫米，管芯中注入了比通常混凝土的强度高3倍的特种混凝土。

于是，四院41所利用固体火箭发动机喷管柔性摆动技术和工艺，历经两年多，研制出叠层橡胶隔震支座。它是由一层钢板、一层橡胶，层层交错叠合起来，并经过特殊工艺将橡胶与钢板牢固地粘结在一起。这样的结构，具有大的竖向刚度和竖向承载力，足够支撑庞大建筑物的荷重，安全系数一般可达10以上；同时，又具有很小的水平刚度和足够大的水平变形能力，保证建筑物的振动周期延长2～3秒或3秒以上，从而能够避免同频共振带来的破坏。

此外，支座具备恰当的阻尼和稳定的弹性复位功能，兼具耐久性和抗疲劳性能，适用于新型桥梁和房屋建筑。

“我们的产品已经通过了华中科技大学的型检。”裴少帅介绍说，该所已投放到市场的建筑，用叠层橡胶隔震支座水平极限剪切应变(物体产生的相对形变量)达450%，大于国标的要求，使用年限超过60年。“这个指标已经达到了日本同行的水平。”

从提出设想到如今在社会上引起关注，裴少帅和同事们在为这项技术苦心付出了好几年。他表示，“我们研发的减震、隔震产品使用效果很不错，技术应用比较成熟。”

无论是对新建的还是已有的建筑物，这种支座的安装施工都不复杂。陕西省渭南市大荔县实验小学拥有崭新的高标准教学楼，每一栋教学楼下面都安置了这种隔震支座。打开教学楼的一处通风口，下到建筑的底部。隔震支座每6米一个，呈网状分布，在这个地下空间有30个，支撑着整栋教学楼。

▲ 日本的房屋抗震技术，在全世界都属于领先的。在模拟6级地震时，上面的人需要抓紧栏杆，否则根本站不住（左图）；采用防震技术后，同样模拟6级地震，上下强烈错位10厘米，可以看到下面剧烈错位，而上面风平浪静，站在平台上的人一点事都没有（右图）

▲ 隔震支座剖面图

抗震不只靠“神器”

41所的减隔震产品经央视报道后，“抗震神器”的名头很快就借助互联网传开了。但裴少帅表示，这种产品并非中国首创。

减震和隔震体系，能实现建筑结构自身、非结构构件和建筑物内部设施的三重保护，使得震后建筑物无需修复，可继续使用。航天四院的技术人员介绍说，“隔震与不隔震，地震反应差4到8倍。”

地震的能量经过基础传输到上部结构，使结构发生振动和变形，一旦受力超过其结构强度时，便会发生破坏甚至倒塌。所谓抗震结构，就是在中小地震发生时，利用柱、梁、剪力墙的承载力抵御地震。这种结构在形式上大致分为框架结构和剪力墙结构。作为一种传统的抗震方式，简单地说，就是把房子盖得更结实，用更粗的钢筋、更多的混凝土浇注。

减震结构是通过在抗震结构的建筑物内设置阻尼器来抑制震动，以减轻柱、梁等主要结构构件的损伤。针对大地震设计的阻尼器，多采用安装减震器的方法。

式中,ω为入射光角频率,τ为光子的存储时间,ν为入射光的频率,Δv是谐振腔透射谱的半高全宽。求得Q=2.4×106。

隔震结构则在建筑物的基础部位或中间层设置隔震层(构件)，它不用改变原建筑的设计方案，就能抑制地震力引起的横向震动，并使建筑物的晃动频率放缓。隔震层的竖向承载力大，但水平方向柔软，能有效地降低地震引起的建筑物上部结构加速度反应而导致的变形，从而减小地震对建筑的破坏。

日本是地震多发国，世界上20%以上的地震都发生在该国。因此，建筑结构的抗震性在日本很早就受到了重视，此类结构在功能上又分为抗震、减震、隔震三种。裴少帅说，目前在网上被津津乐道的“抗震神器”其实属于减震、隔震的范畴。

隔震技术在国外发展较快，在大型公共建筑和军事建筑中得到了广泛应用。特别是新西兰、日本和美国，其技术研究开展较早，水平较高，实践经验丰富，生产能力也较强。

日本著名的“三井之家”技术中心给出的数据是：目前在日本新建的60米以上的高层建筑中，90%都采用了各种的隔震、减震部件，来实现建筑的抗震性能。在新建的两三层普通民居中，也有40%～50%采用了隔震、减震部件。此外，还有一些既有建筑也加装了隔震、减震部件。

全国城市抗震防灾规划审查委员会专家委员、中国建筑标准设计研究院防灾抗震技术中心副主任曾德民说，这些隔震、减震部件，通常具有四种机能：具有不把地震的摇动传给建筑的“绝缘机能”；具有受到地震摇动也能维持稳定来支撑建筑物重量的“支撑机能”；具有削弱地震摇动幅度的“衰减机能”；具有地震后让建筑物恢复到原位的“恢复机能”。

这是在以往缴纳标准基础上单位税额增加了三倍，并且随着城市化发展进度，各地政府对城市用地等级、用地范围重新划分，在一所城市根据地块位置按等级纳税，比如一类地每平方米24元，二类地每平方米16元，幅度差异很大，导致企业缴纳的土地使用税在原来基础上翻了两番还多。

3.4 加强技术培训，完善科技服务 坚持“实用、实际、实效”的原则，大力开展农民实用技术培训和现场技术指导工作，重点示范推广韭菜标准化栽培、集约化育苗、病虫害防控、产品产后处理等技术，提高种植户生产优质产品的能力，实现优质优价。加强与科研院所的合作，建立科技人员到户、良种良法到田，技术要领到人的科技服务体系。充分利用培训示范、现场指导及媒体宣传等方式，提高农民认知，促进新品种、新技术的示范推广及应用。

中国建筑研究院注册结构工程师王玮在一篇论文中介绍，日本三井不动产公司在东京都杉并区兼作的一座93米的免震结构公寓，建筑物的外围使用了高强度16积层橡胶，中央部分也使用了天然橡胶系统的积层橡胶。在6级以上的地震发生时，这种保护装置能使建筑物的受力减少一半。

泼尼松是一种糖皮质激素类药物，可以显著增强抗炎功效，对毛细血管扩张和增生发挥抑制作用，有效减轻炎性因子对神经节的破坏，血管通透性降低，并且可以有效避免瘢痕。

四院主要承担我国运载火箭、战略战术导弹、卫星、载人飞船等航天产品固体发动机的研制、生产和试验任务。隔震支座的工作原理与火箭的柔性喷管很接近，要有足够的支撑力扛起上面的建筑；在抗拉力上又要具备弹性，而不至于被拉断。

循证护理教学作为一种新兴的护理教学理念，广大教师需要积极转变传统护理教学的模式，才能使循证护理在护理教学中取得良好的应用效果。一方面，教师要加强自身对于循证护理的认知程度，教师作为知识的指引者、引领者，自身对于循证护理知识的理解与掌握，会直接影响课堂教学中的成效。另一方面，教师在深入透彻的了解到循证护理的相关知识架构后，要合理、科学的将循证护理知识融入到课堂教学过程中去。在课堂中引入循证护理教学，不仅能够转变学生以往的由被动学习转变为主动学习的模式，提升学生学习兴趣，还能有助于培养学生及时发现问题，解决问题的能力。

不断完善的建筑法律也是必不可少的。“每一次日本发生特大地震后，国土交通省都会组织力量进行建筑抗震调查，根据调查结果提出对《建筑基准法》的修改意见。”上海世博会日本产业馆建筑制作人寺崎由起曾表示，日本建筑师在设计建筑时，会严格依照《建筑基准法》的抗震要求，而且这部法律每几年就会重新修订一次。

▲ 粘滞阻尼器

发展中的减隔震设备

为了找到合适的生产伙伴，他们跑遍了衡水、株洲、西安等地的相关企业，最远还去过云南。然而，很多企业面对他们提出的生产标准直摇头，要么表示做不到，要么认为不划算。

▲ 阻尼器一般是安装在梁和地基之间的节点处，起连接的一个作用，如果隔震支座不起作用的时候，这个阻尼器就会发挥作用

裴少帅在前期调研时发现，国内企业甚至没有完全掌握设计大尺寸产品的技术，产品合格率也不高，影响了这些产品的推广应用。“一拿国外标准对比，国内基本上就没有企业能达到了，这也坚定了我们在这条路上走下去的决心。”

41所有丰富的航天产品研发技术储备。几年来，研发团队的设计师都是“兼职”状态，一手负责航天型号的设计工作，一手研发减隔震产品。他们先是通过自身的研制、生产能力，确保设计和工艺达到国外标准。待条件逐渐成熟后，为解决自身生产能力不足的问题，从2016年开始寻找民企进行合作。

航天四院41所以固体火箭发动机柔性喷管技术为基础，研制出建筑用橡胶隔震支座、减震阻尼器等产品，在此基础上，又先后研制出适用于大型设备或仪器的减隔震产品。在41所进入这个市场之前，国内企业也拥有同类产品，但质量控制、设计、材料、工艺等水平，都与国外同行差距较大。

起初找到一家业内信誉度很高的企业，前期合作比较顺利。但在建筑用叠层橡胶隔震支座中，橡胶和钢板要粘结起来，但检验时发现，钢板在加压硫化环境下变形非常大，钢板的不平度超过了41所提出的标准两倍。原来，这家企业在生产过程中节省了一道热处理工序，钢板没有释放应力。“如果在常温环境下检测是没问题的，然而，生产者认为那道工序没有必要，也耗费成本。”

寻遍大半个中国后，最终还是在西安找到一家民企并顺利达成合作。除了商业诉求，大家也希望能通过努力，改变国内产品性能普遍落后的现状。裴少帅认为，产品设计理念都是国外现成的，国内产品水平不高主要还是因为工程应用能力差，而航天企业在这方面会强一些。

隔震支座的设计寿命是60～70年，这个结果是以材料在恶劣自然环境下加速老化为前提计算出来的。但实际上，41所在超强抗老化高性能橡胶、高强度粘接剂等方面做了更深入的研究，还对产品材料外表面做了防止老化、霉变、腐蚀的处理，所以一般情况下，正常使用寿命应该是大于设计寿命的。“这和天上飞的卫星经常能超期服役是一个道理。”

除了需要在整体上帮助建筑物减隔震，房屋内的精密仪器设备、重要文物也可以通过减隔震支座得到重点保护。“四川连续发生的几次地震，对文物的破坏就很严重，博物馆也是需要重点保护的对象。”裴少帅说。

中国债券市场营销由于自身债券市场的发展时间较短，需要更加专业的机构和人才对其业务加以宣传和拓展，以更好的完成相关产品的研发及相关项目的开展和进行。然而在我国目前的中国债券市场能够全面了解并从事与中国债券市场营销业务的专业机构严重不足。中国也是一个间接融资的国家，因此持有债券的银行比例自然相对较高，这与目前的融资结构是一致的。同时由于中国债券市场营销不仅涉及到金融方面的知识，还涉及到营销、法律甚至外语等等多个方面的知识，因此对于相关从业人员的要求也较高，我国的中国债券市场目前也严重缺乏能够从事中国债券市场营销的业务人员。这在很大程度上促成了中国债券市场营销在中国中国债券市场的缓慢发展。

一旦出现极端条件，连隔震支座都无法避免的大变形和位移怎么办？尤军峰表示，一方面，他们将研发一种配合支座使用的装置，以应付更大的荷重和冲击；另一方面，还将通过航天仿真技术来优化、改进现有的隔震结构。

将舵机配以圆形舵角，固定在层板方盒上，将三轴尾电机座一端安装在舵角上，另一端安装在电机尾部，在舵机控制舵角转动时，通过电机座的传导作用，会使电机的方向发生变化，此时电机的拉力线发生变化导致飞机转向。据飞机性能、舵机质量、设计要求，合理选择舵机类型以及转动行程量。矢量控制系统对舵机性能要求较高，建议选大扭矩金属数字舵机，普通塑料舵机无法提供很大的扭力，同时齿轮啮合不严密。并且飞机设计时应考虑合理的机头长度以满足电机转向的安全距离，防止同时可适量缩短飞机尾翼到重心的距离、缩小垂尾受力面积。

目前市场上的减隔震产品主要都是应用于二维层面的地震中，因为地震波最厉害的就是横波，地面是横向摆动。国内外业界还在研制、测试三维空间的减隔震系统，可应对海上的横向和纵向摆动。41所也在进行这方面的探索。

中国的隔震技术起步较晚，但目前已建有隔震建筑3000多幢，比2005年统计数量翻了一番。其中，云南省的隔震建筑面积约占全国的一半左右。

国家住房和城乡建设部发文指出，从2014年起，各省、自治区、直辖市住房和城乡建设厅应有序推进减隔震技术的应用，确保工程质量。随后，甘肃、新疆、青海等地震高烈度地区对使用减隔震技术做了强制规定——凡是位于抗震设防烈度8度及以上的地震高烈度地区及地震灾后重建的4至12层学校教学楼、学生宿舍、医院医疗用房、幼儿园、机场等人员密集公共建筑，必须采用基础隔震技术进行设计。

在中国，减隔震设备未来还会在公路、桥梁、船舶和核电设施等领域派上更大的用场。

责任编辑：薛滔