【正文】 開(kāi)題報(bào)告1 課題來(lái)源、項(xiàng)目名稱(chēng) 32 文獻(xiàn)綜述部分 4 阻尼抗震的歷史、現(xiàn)狀和前沿發(fā)展情況 4 課題背景 4 阻尼橡膠 7 阻尼抗震研究進(jìn)展 9 提高阻尼性能的方法及應(yīng)用研究 9 本課題的創(chuàng)新之處 12 已查閱的文獻(xiàn)目錄（至少25篇） 133 研究計(jì)劃部分 16 論文選題的立論、目的和意義 16 本課題的主要研究?jī)?nèi)容 16 研究方案 17 技術(shù)方案（技術(shù)路線、技術(shù)措施） 17 實(shí)施方案所需要的條件 19 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題 20 預(yù)期的研究成果及創(chuàng)新點(diǎn) 211 課題來(lái)源、項(xiàng)目名稱(chēng)課題來(lái)源：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目名稱(chēng)：地震防護(hù)用高性能橡膠復(fù)合材料的設(shè)計(jì)與制備基礎(chǔ)研究的課題之一： 極性橡膠/滑動(dòng)環(huán)復(fù)合材料的制備及性能研究2 文獻(xiàn)綜述部分 阻尼抗震的歷史、現(xiàn)狀和前沿發(fā)展情況 課題背景中國(guó)是世界上地震活動(dòng)強(qiáng)烈和地震災(zāi)害嚴(yán)重的國(guó)家之一。統(tǒng)計(jì)表明,世界上約35%的7級(jí)以上大陸地震發(fā)生在中國(guó)。 20世紀(jì)全球因地震死亡的120萬(wàn)人中,中國(guó)占59萬(wàn)。因而,積極開(kāi)展防震減災(zāi),最大限度地減輕地震災(zāi)害應(yīng)該是中國(guó)的基本國(guó)策之一[1]。地震是一種自然現(xiàn)象,地球表面山川地貌的形成在很大程度上就是一次次強(qiáng)烈地震的結(jié)果。在地球內(nèi)部動(dòng)力作用下,能量在斷裂的特殊部位緩慢積累,當(dāng)其超過(guò)巖石或斷裂能夠承受的限度時(shí),就會(huì)突發(fā)錯(cuò)動(dòng),使已積累的巨大能量以地震波的形式瞬間釋放,引起地球表面的劇烈振動(dòng),導(dǎo)致建筑破壞和自然地貌改觀,并可能產(chǎn)生長(zhǎng)達(dá)幾十到幾百千米的地表破裂帶。衡量一次地震釋放能量的大小用震級(jí)表示,而一次地震對(duì)地面和建筑物的破壞程度用地震烈度表示。基礎(chǔ)隔震概念的應(yīng)用可以追溯至19 世紀(jì)末，蘆葦、滑石、云母、淤泥都曾被用做建筑物的基礎(chǔ)隔震層，從而隔斷或減小地震波向建筑物的傳遞[3]。20 世紀(jì)60 年代，開(kāi)始采用橡膠作為基礎(chǔ)隔震材料，70 年代初，新西蘭學(xué)者R. T. Skiner等率先開(kāi)發(fā)出鉛芯橡膠支座，大大推動(dòng)了隔震技術(shù)的使用進(jìn)程。目前，世界上許多國(guó)家進(jìn)行“基礎(chǔ)隔震”的研究，并修建了許多“基礎(chǔ)隔震”建筑物[4]。傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)是通過(guò)增加結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度來(lái)抵抗和消耗地震能量，不但不經(jīng)濟(jì)而且也很可能滿(mǎn)足不了安全性的要求?，F(xiàn)代建筑物抗震設(shè)計(jì)是依據(jù)“基礎(chǔ)隔震”概念，其原理是在建筑物上部結(jié)構(gòu)與地基間設(shè)置具有足有安全可靠的隔震系統(tǒng)，來(lái)增加結(jié)構(gòu)的變形能力和滯變阻尼，有效地將地震能量隔離或消耗，減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，保護(hù)上部結(jié)構(gòu)的安全。圖 1 隔震支座與阻尼器的分類(lèi) 現(xiàn)代比較可靠的隔震系統(tǒng)由隔震支座、阻尼器、地基微振動(dòng)和風(fēng)反應(yīng)控制裝置等部分組成[5]。隔震支座的作用是：a）支撐建筑物的全部重量，b）改變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)力特性，即延長(zhǎng)建筑物自振周期以降低其地震反應(yīng)，c）它要在保持承載能力的同時(shí)要能夠承受基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)間預(yù)期的相對(duì)水平位移；阻尼器的作用是抑制地震波中長(zhǎng)周期成分可能給僅有隔震支座的建筑物帶來(lái)的大的位移，同時(shí)降低建筑物動(dòng)力加速度，并且能夠幫助隔震支座在震后迅速恢復(fù)到初始位置；而風(fēng)反應(yīng)控制裝置和地基微振動(dòng)裝置的存在是為了增加隔振系統(tǒng)的早期剛度，以使建筑物在風(fēng)載荷或輕微地震時(shí)能夠保持穩(wěn)定。圖 2 橡膠隔震支座示意圖（左）和鉛芯疊層橡膠支座示意圖（右）目前，橡膠支座隔震系統(tǒng)主要分為普通疊層橡膠支座、鉛芯疊層橡膠支座和高阻尼疊層橡膠支座等[6]。它增加了專(zhuān)門(mén)的變型和耗能裝置：橡膠隔震支座和阻尼器，該體系能夠使隔震結(jié)構(gòu)的周期延長(zhǎng)至2~3秒，有效降低了結(jié)構(gòu)的地震加速度反應(yīng)（如圖2）。圖 3 兩種隔震體系的建筑物地震效果圖 由于橡膠隔震支座減振效果比傳統(tǒng)的剛法減振效果明顯優(yōu)異，因此已經(jīng)成為當(dāng)今世界高抗震、防震要求的重要建筑物的首選方案（如圖3）。日本、新西蘭等多震國(guó)家在隔震技術(shù)的理論和應(yīng)用研究中已取得了令人矚目的成果，技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。自上世紀(jì)7080 年代， 我國(guó)科研工作者開(kāi)始關(guān)注隔震技術(shù)，并進(jìn)行了橡膠隔震支座研制、結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)、性能檢驗(yàn)、施工技術(shù)等系統(tǒng)研究，形成了橡膠支座隔震建筑的成套技術(shù)。我國(guó)目前應(yīng)用隔震技術(shù)的建筑物已超過(guò)千余座[7]。疊層橡膠支座是最重要的隔震支座類(lèi)型，由多層薄橡膠板和薄鋼板交互重疊模壓硫化而成，由于橡膠支座中橡膠層與夾層鋼板緊密粘結(jié)，當(dāng)橡膠支座受上部結(jié)構(gòu)自重荷載時(shí)，薄鋼板約束了橡膠的橫向伸展，保證支座具有足夠的豎向剛度和豎向承載能力，同時(shí)鋼板又不影響橡膠板的剪切變形，保持了橡膠固有的柔韌性，使其具有比豎向剛度小很多的水平剛度。從而具備了豎向支撐與水平隔震的雙重功能 [8]。 我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)建筑隔震橡膠支座做了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，GB [9]： 表 1 天然橡膠支座和鉛芯橡膠支座內(nèi)部橡膠材料的物理性能要求試驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)量項(xiàng)目單位剪切模量/MPa1拉伸性能拉伸強(qiáng)度MPa≥≥14≥14≥15≥15≥20≥20扯斷伸長(zhǎng)率%≥650≥600≥600≥600≥500≥500≥500硬度硬度IRHD30177。535177。535177。540177。545177。550177。565177。5粘合性能橡膠與金屬粘合強(qiáng)度N/mm≥6≥6≥6≥6≥6≥6≥6破壞類(lèi)型\橡膠破壞橡膠破壞橡膠破壞橡膠破壞橡膠破壞橡膠破壞橡膠破壞脆性溫度脆性溫度℃≤40≤40≤40≤40≤40≤40≤40表 2 高阻尼橡膠支座內(nèi)部橡膠材料的物理性能要求 試驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)量項(xiàng)目單位剪切模量/MPa拉伸性能拉伸強(qiáng)度MPa≥≥≥扯斷伸長(zhǎng)率%≥650≥650≥650硬度硬度IRHD（60~70）177。5（60~70）177。5（60~70）177。5脆性溫度脆性溫度℃≤40≤40≤40注：剪切模量的相應(yīng)剪應(yīng)變?yōu)棣?100%。 阻尼橡膠 橡膠材料的阻尼性能來(lái)源于分子鏈段運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的鏈段之間的摩擦阻力，因此，凡是可以增加分子鏈段之間作用力的因素都能影響橡膠的阻尼性能。從分子結(jié)構(gòu)的角度講，分子鏈上的側(cè)基數(shù)量多、體積大、極性大以及分子間氫鍵多、作用強(qiáng)的橡膠，其分子間的內(nèi)摩擦大，阻尼性能好[10,11]。在通用橡膠中, 丁基橡膠和丁腈橡膠的阻尼系數(shù)較大；丁苯橡膠、氯丁橡膠、硅橡膠、聚氨酯橡膠、乙丙橡膠的阻尼系數(shù)中等；天然橡膠和順丁橡膠的阻尼系數(shù)最小[12,13]。本實(shí)驗(yàn)擬用丁腈橡膠和聚氨酯。 丁腈橡膠是一種具有強(qiáng)極性的高分子彈性體,不僅具有良好的耐油性和粘接性,較其他橡膠還具有更寬的使用溫度。硫化膠阻尼性能主要取決于其基膠分子結(jié)構(gòu)。在基膠分子鏈上引入側(cè)基或加大側(cè)基體積可增加分子間內(nèi)摩擦阻力，增大阻尼系數(shù)；改變基膠極性也會(huì)促使阻尼系數(shù)增大。因此，生膠體系對(duì)硫化膠阻尼性能有著重大影響。與天然橡膠相比，丁腈橡膠的阻尼系數(shù)較大。為了改善單一橡膠力學(xué)性能較差、有效阻尼溫域較窄等弊端,使橡膠阻尼材料在實(shí)際中得到更好的應(yīng)用,大量的學(xué)者對(duì)丁腈橡膠進(jìn)行了不同方法的改性[14]。 趙秀英等[15]在丁腈橡膠中添加受阻酚AO60制備受阻酚/丁腈橡膠復(fù)合材料。利用差示掃描量熱(DSC)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(DMTA)等測(cè)試手段對(duì)該復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并對(duì)其動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：該復(fù)合材料中受阻酚AO60的結(jié)晶性能發(fā)生變化，由結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)定形態(tài)。AO60在丁腈橡膠基體中形成了富集區(qū)，在AO60分子間和AO60與NBR分子之間