测试后部分坍塌的全尺寸预制建筑。坍塌仅限于紧邻测试期间再现的大面积初始坍塌的区域。图片来自：西班牙瓦伦西亚理工大学
科技日报记者 张梦然
新一期《自然》发表的工程学论文，报道了一种新的建筑系统。该系统在灾难性损坏事件发生时，可将结构破坏局限于受损区域，从而预防整个建筑倒塌。这种建筑设计的灵感来自蜥蜴通过断尾摆脱捕食者这一自然现象。
建筑倒塌的压力源有很多，如地震、车辆碰撞和施工错误。目前用于预防倒塌的设计通常让初始破坏重新分布到建筑的完好结构组件中，从而防止破坏扩散。虽然这种设计很有效，但却可能会在无意中使整个建筑倒塌。
西班牙瓦伦西亚理工大学研究团队此次研究出一种能隔绝初始破坏的建筑设计，类似于蜥蜴尾巴上的断裂面（能让蜥蜴在受攻击时断尾）。这种建筑系统名为“层级式倒塌隔离”，能让建筑沿着特定截面的预选边缘发生受控断裂，从而防止初始破坏传播到整个建筑。
为测试这种层级式倒塌隔离设计，研究团队用预制混凝土建造了一个15米×12米的两层建筑，每层2.6米高。他们对该建筑进行了两轮测试。第一轮测试模拟了一次较小的初始破坏，即去掉建筑转角两根柱子中的一根。这轮测试证实了该设计能提供传统的结构性支持。
第二轮测试模拟了更极端的初始破坏。他们去掉了转角剩下的那根柱子。通过这一测试，团队注意到，沿着加载路径只有部分建筑发生了倒塌，层级式倒塌隔离设计成功防止了整个结构坍塌。
虽然这些测试证明了层级式倒塌隔离设计的可行性，但研究团队指出，在该设计用于不同形式的建筑前，仍需开展更广泛测试。
总编辑圈点
建筑倒塌事件时常见诸报端，其导致的人员伤亡和财产损失触目惊心。引发建筑倒塌的原因多种多样，如地震、严重撞击、灾害天气等，可以采取的预防措施也很多。其中，从建筑设计和结构方面不断创新，对于预防建筑倒塌非常关键。上述研究从蜥蜴断尾中获取灵感，采用层级式倒塌隔离这种仿生学设计理念，来控制建筑物倒塌范围。尽管其是否能够大范围推广还需进一步测试，但无疑为预防建筑倒塌提供了新思路。
