測試后部分坍塌的全尺寸預(yù)制建筑。坍塌僅限于緊鄰測試期間再現(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)
科技日報記者?張夢然
新一期《自然》發(fā)表的工程學(xué)論文，報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，可將結(jié)構(gòu)破壞局限于受損區(qū)域，從而預(yù)防整個建筑倒塌。這種建筑設(shè)計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、車輛碰撞和施工錯誤。目前用于預(yù)防倒塌的設(shè)計通常讓初始破壞重新分布到建筑的完好結(jié)構(gòu)組件中，從而防止破壞擴散。雖然這種設(shè)計很有效，但卻可能會在無意中使整個建筑倒塌。
西班牙瓦倫西亞理工大學(xué)研究團隊此次研究出一種能隔絕初始破壞的建筑設(shè)計，類似于蜥蜴尾巴上的斷裂面（能讓蜥蜴在受攻擊時斷尾）。這種建筑系統(tǒng)名為“層級式倒塌隔離”，能讓建筑沿著特定截面的預(yù)選邊緣發(fā)生受控斷裂，從而防止初始破壞傳播到整個建筑。
為測試這種層級式倒塌隔離設(shè)計，研究團隊用預(yù)制混凝土建造了一個15米×12米的兩層建筑，每層2.6米高。他們對該建筑進行了兩輪測試。第一輪測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。這輪測試證實了該設(shè)計能提供傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性支持。
第二輪測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。通過這一測試，團隊注意到，沿著加載路徑只有部分建筑發(fā)生了倒塌，層級式倒塌隔離設(shè)計成功防止了整個結(jié)構(gòu)坍塌。
雖然這些測試證明了層級式倒塌隔離設(shè)計的可行性，但研究團隊指出，在該設(shè)計用于不同形式的建筑前，仍需開展更廣泛測試。
總編輯圈點
建筑倒塌事件時常見諸報端，其導(dǎo)致的人員傷亡和財產(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)計和結(jié)構(gòu)方面不斷創(chuàng)新，對于預(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，采用層級式倒塌隔離這種仿生學(xué)設(shè)計理念，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一步測試，但無疑為預(yù)防建筑倒塌提供了新思路。
