本文轉自：科技日報

蜥蜴斷尾求生帶來設計靈感——

新型建築系統能預防整體倒塌

經測試全尺寸預製建築只有部分結構發生坍塌。

圖片來源：西班牙瓦倫西亞理工大學

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科技日報北京5月17日電 （記者張夢然）新一期《自然》發表的工程學論文，報道了一種新的建築系統。該系統在災難性損壞事件發生時，可將結構破壞侷限於受損區域，從而預防整個建築倒塌。這種建築設計的靈感來自蜥蜴通過斷尾擺脫捕食者這一自然現象。

建築倒塌的壓力源有很多，如地震、車輛碰撞和施工錯誤。目前用於預防倒塌的設計通常讓初始破壞重新分佈到建築的完好結構組件中，從而防止破壞擴散。雖然這種設計很有效，但卻可能會在無意中使整個建築倒塌。

西班牙瓦倫西亞理工大學研究團隊此次研究出一種能隔絕初始破壞的建築設計，類似於蜥蜴尾巴上的斷裂面（能讓蜥蜴在受攻擊時斷尾）。這種建築系統名爲“層級式倒塌隔離”，能讓建築沿着特定截面的預選邊緣發生受控斷裂，從而防止初始破壞傳播到整個建築。

爲測試這種層級式倒塌隔離設計，研究團隊用預製混凝土建造了一個15米×12米的兩層建築，每層2.6米高。他們對該建築進行了兩輪測試。第一輪測試模擬了一次較小的初始破壞，即去掉建築轉角兩根柱子中的一根。這輪測試證實了該設計能提供傳統的結構性支持。

第二輪測試模擬了更極端的初始破壞。他們去掉了轉角剩下的那根柱子。通過這一測試，團隊注意到，沿着加載路徑只有部分建築發生了倒塌，層級式倒塌隔離設計成功防止了整個結構坍塌。

雖然這些測試證明了層級式倒塌隔離設計的可行性，但研究團隊指出，在該設計用於不同形式的建築前，仍需開展更廣泛測試。

建築倒塌事件時常見諸報端，其導致的人員傷亡和財產損失觸目驚心。引發建築倒塌的原因多種多樣，如地震、嚴重撞擊、災害天氣等，可以採取的預防措施也很多。其中，從建築設計和結構方面不斷創新，對於預防建築倒塌非常關鍵。上述研究從蜥蜴斷尾中獲取靈感，採用層級式倒塌隔離這種仿生學設計理念，來控制建築物倒塌範圍。儘管其是否能夠大範圍推廣還需進一步測試，但無疑爲預防建築倒塌提供了新思路。