國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》最新發(fā)表一篇工程學(xué)論文稱，基于蜥蜴具有通過斷尾擺脫捕食者能力的靈感，研究人員開發(fā)出一種新的建筑系統(tǒng)，在災(zāi)難性損壞事件下，該系統(tǒng)或可將結(jié)構(gòu)破壞局限于受損區(qū)域，從而預(yù)防整個建筑倒塌。

本次研究中，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Jose Adam)。施普林格·自然/供圖

該論文介紹，建筑倒塌的壓力源有很多，如地震、車輛碰撞和施工錯誤，有可能造成生命損失。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，從而防止其擴散。雖然這種設(shè)計很有效，但可能會在無意中使整個建筑倒塌。

本次研究中，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Jose　Adam)。施普林格·自然/供圖

在本項研究中，論文通訊作者、西班牙瓦倫西亞理工大學(xué)Jose M. Adam和同事合作，研究提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”(hierarchy-based collapse isolation)，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，有助人員搶救。

本次研究中，測試前的全尺寸預(yù)制建筑樣本(圖片來自Jose　Adam)。施普林格·自然/供圖

為測試這種層級式倒塌隔離設(shè)計，論文作者團隊用預(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(jìn)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。通過測試，研究團隊注意到，“層級式倒塌隔離”成功防止了整個結(jié)構(gòu)坍塌，只有沿著加載路徑的部分建筑發(fā)生了倒塌。

本次研究中，測試前的全尺寸預(yù)制建筑樣本(圖片來自Jose　Adam)。施普林格·自然/供圖

論文作者總結(jié)指出，雖然這些測試證明了“層級式倒塌隔離”的可行性，但在該設(shè)計拓展用于不同形式的建筑前，仍需開展更多測試。不過，“層級式倒塌隔離”可以實現(xiàn)只對建筑倒塌部分的重建，而無需對整個建筑重建，有望顯著減少生命損失并協(xié)助救援工作。