抵御震灾从基础开始——
建筑减震橡胶发展动向
刘世平
　　地震是一种危害性极大的突发性自然灾害，根据“基础隔震”理论研发的建筑隔震橡胶支座是当今世界上应用
最多、技术最成熟的隔震元件。橡胶支座的隔震原理是在建筑物或构筑物的基底或某个位置上设置橡胶支座，利用
橡胶支座的水平柔性形成一道柔性的隔震层，吸收和耗散地震能量。隔震层以集中发生在其中的较大相对位移为代
价，阻止或减轻地震能量向上部结构传递，并使整个建筑物的自振周期得以延长，减轻上部结构地震反应。据有关
资料报道，装有橡胶支座的建筑物受地震冲击破坏的能量可减轻1/3～1/5。
　　日本是地震多发国，也是较早进行橡胶隔震研究与应用的国家之一，到1994年日本已有81项建筑隔震橡胶应
用实例。1995年1月17日阪神地区发生里氏7.2级大地震，距震中35公里的日本西部邮政大楼（地震危害程度达
到震度7度，相当于我国地震烈度9～10度），不仅整体结构保持良好，而且内部装饰、设备、仪器丝毫无损，其原
因就是采用了橡胶支座基础隔震技术。以此为契机，建筑隔震橡胶技术在日本获得承认并迅速推广应用。到2005
年已有1600多座建筑物装用了隔震橡胶支座，每年仍有100～130栋新建筑物采用橡胶隔震技术。
　　2005年日本建筑工程用隔震橡胶销售额为100亿日元，桥梁减震橡胶支座销售额为220亿日元，建筑隔震橡胶
市场在日本的需求保持较快增长。各大橡胶公司都看准了这个巨大市场，积极投入力量进行隔震橡胶的开发和生产。
本文介绍近年来日本橡胶工业界在隔震橡胶的开发、生产及推广应用方面的一些新动向。
　　一、隔震橡胶的新产品开发
　　目前常用的建筑隔震橡胶支座有3种：①天然橡胶支座，由多层天然橡胶板与多层钢板相互叠合而成。天然橡
胶耐老化、耐蠕变性能好，但减震（阻尼能力）差，往往与其他阻尼装置配合使用，外部用耐候性、耐臭氧性好的
合成橡胶作保护层；②高阻尼橡胶叠层支座，由于采用高阻尼橡胶，具有稳定支承、弹性复位和阻尼功能，可单独
作为隔震装置使用。其橡胶材料为天然橡胶和合成橡胶并用。③铅芯叠层橡胶支座，在普通天然橡胶支座的中孔灌
入铅芯而成，其目的是提高橡胶支座的阻尼及刚度，近年由于环保要求改用锡代替铅。
　　除上述3种通用的隔震橡胶支座外，新型隔震橡胶开发中比较具代表性的成果有：①超高阻尼橡胶支座，普利
司通公司和东洋橡胶公司采用特殊橡胶配方研制超高阻尼橡胶支座，其隔震效果比现有产品提高20%以上，并且因
不使用铅芯，减少了铅污染；②弹性滑动橡胶支座，由普利司通和昭和电线电缆开发，在橡胶与钢板叠层的弹性支
座上装有聚四氟乙烯滑块，这种弹性滑动支座承压可达14.7MPa，体积小，可节省空间、降低建筑造价；③适用于
高层建筑的橡胶支座，因胶料中加有炭素纤维等材料，其硬度、压缩变形及抗张强度大幅提高，产品直径为160cm，
承载重量可达2000t，比一般橡胶支座高1倍，可用于纵横比3～6、高度60～150m（40层楼房）的建筑物。
　　二、隔震橡胶的推广应用
　　日本建筑隔震橡胶主要应用于公寓和写字楼，约占1/2；其次是医院、银行等数据中心和政府的办公楼等重要
公共设施，特别是新建医院全都采用橡胶隔震技术。另外，在一些新建的高新技术项目中，如精密机器工厂、半导
体工厂、物流仓库也开始采用橡胶防震技术。但从市场规模来看，普通民宅将是今后推广应用的重点。各橡胶公司
纷纷瞄准这一市场，积极开发适用于单户住宅需要的隔震橡胶产品。如普利司通公司开发出一种低成本的适用于木
质结构的复合隔震橡胶，该产品由叠层橡胶与滑块支承相结合而成，用于1座建筑面积为120m2的二层住宅上的造
价仅为200万日元，比采用普通的隔震橡胶支座便宜1/3～1/2。住友系统的一家公司开发了用于单户住宅的经济型
减震器，由于价格便宜，2004年12月上市以来，仅2年时间即销售了8000栋（套）产品。
　　旧房防震改造中也在采用隔震橡胶支座，如三菱公司位于东京中央区、建筑面积为70000m2的大厦，在2000
年防震工程改造中使用了264个天然橡胶隔震支座，以及28个壁型粘性阻尼器，所用的5种隔震支座规格在700～
1000mm。据称这是日本最大规模的建筑防震改造工程，耗资40亿日元，于2001年完成。从应用领域来说，美国进
行的建筑隔震橡胶项目与日本有很大差别，其对原有建筑物改造占到50%以上，而日本主要在新建筑物中采用。
　　三、隔震橡胶生产技术进展
　　隔震橡胶支座是一种大型的橡胶钢板复合制品，是由多层橡胶板和多层钢板相互叠合而成，为了便于安装施工，
在其上下部有金属法兰盘，法兰盘外部包有保护橡胶层。这种产品呈圆柱状，大约有20～40层胶片与钢板叠合一起，
最大直径1600mm，最大产品硫化时间需要30小时。因此，大型平板硫化机和大吨位的检测试验机是生产橡胶支座
必不可少的。2000年横滨公司建成的平塚工厂专门生产隔震橡胶支座，配置有大型平板硫化机10台，其中一台是
日本目前最大的型号，该机总压力高达4000t，月生产能力2000个。
　　隔震橡胶支座出厂时要逐个检测，为此各生产厂家不惜巨资增添大型检测试验机，其中隔震橡胶支座生产规模
最大的普利司通公司最具代表性。该公司的双轴型试验机压缩负荷3200t，最大水平负荷1000t，最大水平行程100cm，
加上厂房共投资8亿日元。其他几家隔震橡胶支座生产企业也都有1000～2000t的试验机。
　　由于隔震橡胶支座体积庞大，胶片很厚，橡胶导热性又差，如果用普通的硫化机硫化需要3～30小时，生产效
率很低。为此日本神户制钢所最近开发出一种新的硫化装置，该装置的结构是在硫化模型（非磁性材料制造）外侧
设置产生感应生热的螺旋线圈，线圈通电后产生磁场，橡胶支座的金属板在磁场作用下生热，而夹在钢板中的胶片
也随之升温，从而达到快速硫化目的。经测算，普通橡胶支座硫化时间需要7.5小时/个，采用此法仅需2.5小时/
个，硫化时间可缩短2/3，能量成本降低一半。
　　在3种常用的隔震橡胶支座中，日本的天然橡胶和铅芯橡胶生产企业已经有了统一的产品结构设计和统一的技
术标准。而开发较晚的高阻尼型隔震橡胶支座（HDR）则尚无统一的标准，由于各家产品特性不同，用户在选择使用
前要分别进行检测计算。为此，普利司通、横滨橡胶、东洋橡胶等几家企业经过共同协商，制订了高阻尼隔震橡胶
的技术标准和设计规范，以方便建筑公司和设计部门选用。
　　我国建筑隔震橡胶支座的研究与推广也已取得长足进步，目前汕头、昆明、衡水、西安、无锡等地先后开发出
φ200～φ1200mm的隔震橡胶支座，φ1600mm的大型产品也在开发中，隔震橡胶支座的耐用年限为70年。随着研究
的深入和产品性能的提高，隔震橡胶支座已成为建筑物隔震系统的主要元件，目前国内已有95%以上的隔震建筑采
用橡胶支座隔震。四川、云南、广东、吉林、河北、北京、天津等十几个省市的500多栋建筑物上采用了隔震橡胶
支座，其中最大的一项是北京东郊地铁车站上的建筑群，共有50栋7～9层的居民楼，约48万m2。有的隔震工程
已经受不同地震等级的考验，取得较好效果。现在国家科技部和建设部已将橡胶支座隔震技术列为重点推广项目。
我国地震灾害形势严竣，有41%国土、50%以上的城市位于地震裂度7度以上地区，随着人们抗震意识加强、国家政
策引导以及建筑隔震橡胶支座标准化，隔震橡胶支座的应用将具有广阔发展前景，需求量也会增加。