測(cè)試后部分坍塌的全尺寸預(yù)制建筑。坍塌僅限于緊鄰測(cè)試期間再現(xiàn)的大面積初始坍塌的區(qū)域。圖片來自：西班牙瓦倫西亞理工大學(xué)
科技日?qǐng)?bào)記者?張夢(mèng)然
新一期《自然》發(fā)表的工程學(xué)論文，報(bào)道了一種新的建筑系統(tǒng)。該系統(tǒng)在災(zāi)難性損壞事件發(fā)生時(shí)，可將結(jié)構(gòu)破壞局限于受損區(qū)域，從而預(yù)防整個(gè)建筑倒塌。這種建筑設(shè)計(jì)的靈感來自蜥蜴通過斷尾擺脫捕食者這一自然現(xiàn)象。
建筑倒塌的壓力源有很多，如地震、車輛碰撞和施工錯(cuò)誤。目前用于預(yù)防倒塌的設(shè)計(jì)通常讓初始破壞重新分布到建筑的完好結(jié)構(gòu)組件中，從而防止破壞擴(kuò)散。雖然這種設(shè)計(jì)很有效，但卻可能會(huì)在無意中使整個(gè)建筑倒塌。
西班牙瓦倫西亞理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)此次研究出一種能隔絕初始破壞的建筑設(shè)計(jì)，類似于蜥蜴尾巴上的斷裂面（能讓蜥蜴在受攻擊時(shí)斷尾）。這種建筑系統(tǒng)名為“層級(jí)式倒塌隔離”，能讓建筑沿著特定截面的預(yù)選邊緣發(fā)生受控?cái)嗔?，從而防止初始破壞傳播到整個(gè)建筑。
為測(cè)試這種層級(jí)式倒塌隔離設(shè)計(jì)，研究團(tuán)隊(duì)用預(yù)制混凝土建造了一個(gè)15米×12米的兩層建筑，每層2.6米高。他們對(duì)該建筑進(jìn)行了兩輪測(cè)試。第一輪測(cè)試模擬了一次較小的初始破壞，即去掉建筑轉(zhuǎn)角兩根柱子中的一根。這輪測(cè)試證實(shí)了該設(shè)計(jì)能提供傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性支持。
第二輪測(cè)試模擬了更極端的初始破壞。他們?nèi)サ袅宿D(zhuǎn)角剩下的那根柱子。通過這一測(cè)試，團(tuán)隊(duì)注意到，沿著加載路徑只有部分建筑發(fā)生了倒塌，層級(jí)式倒塌隔離設(shè)計(jì)成功防止了整個(gè)結(jié)構(gòu)坍塌。
雖然這些測(cè)試證明了層級(jí)式倒塌隔離設(shè)計(jì)的可行性，但研究團(tuán)隊(duì)指出，在該設(shè)計(jì)用于不同形式的建筑前，仍需開展更廣泛測(cè)試。
總編輯圈點(diǎn)
建筑倒塌事件時(shí)常見諸報(bào)端，其導(dǎo)致的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失觸目驚心。引發(fā)建筑倒塌的原因多種多樣，如地震、嚴(yán)重撞擊、災(zāi)害天氣等，可以采取的預(yù)防措施也很多。其中，從建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)方面不斷創(chuàng)新，對(duì)于預(yù)防建筑倒塌非常關(guān)鍵。上述研究從蜥蜴斷尾中獲取靈感，采用層級(jí)式倒塌隔離這種仿生學(xué)設(shè)計(jì)理念，來控制建筑物倒塌范圍。盡管其是否能夠大范圍推廣還需進(jìn)一步測(cè)試，但無疑為預(yù)防建筑倒塌提供了新思路。
