新建筑设计方法防止建筑物大规模倒塌

现代建筑设计的一个关键目标是确保在发生局部故障时，建筑物的整体结构能够保持稳定。然而，传统方法虽然能在小规模故障后维持建筑物的稳定，却可能在大规模初始故障后导致更严重的倒塌事件。为了应对这一挑战，ICITECH（位于瓦伦西亚理工大学，UPV）的研究团队提出了一种新颖的设计方法，这种方法有望防止建筑物的大规模倒塌。

传统方法的局限性

当前的建筑设计方法主要依赖于改善结构组件之间的连接性。这种方法的优点在于，如果某个组件发生故障，载荷可以重新分配到其他部分，从而暂时维持结构的稳定。尽管这在小规模故障情况下有效，但在大规模初始故障时，这种设计可能会导致更严重的连锁反应，最终引发整个建筑物的倒塌。

例如，2021年西班牙佩尼斯科拉和2022年伊朗阿巴丹的建筑倒塌事件都展示了传统设计方法的缺点。在这些事件中，局部故障迅速蔓延，导致了整个建筑的倒塌，造成了严重的人员伤亡和财产损失。

ICITECH的新设计方法

为了解决这一问题，UPV的ICITECH团队提出了一种基于“结构熔断器”的新设计方法。这种方法的核心理念是，通过在结构中引入“熔断器”来隔离受损部分，防止故障蔓延到整个建筑物。

结构熔断器的原理

Nirvan Makoond博士形象地将这一概念比作电气系统中的保险丝。电气保险丝在发生过载时会熔断，保护电路的其他部分。同样，结构熔断器在建筑物遭遇故障时，会隔离受损部分，防止故障传播，从而保护建筑物的其余部分。

实施与成本

Andri Setiawan博士指出，这种方法的实施对结构成本的影响很小甚至可以忽略不计，因为它使用的是传统的建筑细节和材料。这意味着新方法可以在不显著增加建筑成本的情况下，显著提高建筑物的安全性和韧性。

实验证明

为了验证这一方法的有效性，研究团队在一栋全尺寸的预制混凝土建筑物上进行了测试。在测试中，建筑物的一个部分遭遇了大规模初始故障，但故障被成功隔离，未能蔓延到建筑的其他部分。这一结果证明了结构熔断器在防止建筑物大规模倒塌方面的有效性。获取更多有价值信息 访问：https://byteclicks.com

未来应用与展望

目前，研究人员正在努力将这一方法扩展到使用现浇混凝土和钢材建造的建筑物。Manuel Buitrago博士表示，这一方法已经在预制混凝土建筑中得到了验证，接下来将会进行更广泛的应用测试。

支持与资助

这一研究是Endure项目的一部分，该项目由欧洲研究理事会 (ERC) 提供超过250万欧元的资助。在2023年6月，研究团队在UPV进行了世界首次全面建筑测试，验证了这一方法的性能。四位研究合著者——Jose M. Adam、Nirvan Makoond、Andri Setiawan和Manuel Buitrago——均为UPV的研究人员。