昨天（8月8日）晚間，四川阿壩州九寨溝縣（北緯33.20度，東經(jīng)103.82度）發(fā)生了7.0級(jí)地震，而9日凌晨新疆精河也發(fā)生了6.6級(jí)地震。目前災(zāi)區(qū)的救援工作成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，小編也在為災(zāi)區(qū)的人們祈福。地震是一種破壞力極大的自然災(zāi)害，而直到目前人們?nèi)匀浑y以對(duì)地震進(jìn)行足夠提前的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。而現(xiàn)代技術(shù)的努力更大層面上在于如何減少地震對(duì)生命和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)的毀壞。
▲圖片來(lái)源：pixabay
地震時(shí)，建筑物倒塌是造成人員傷亡的主要因素，多年以來(lái)，建筑工程師以及地震學(xué)專家們一直致力于提高建筑物抗震性能的研究，以及在建筑物倒塌時(shí)如何對(duì)屋內(nèi)的人進(jìn)行保護(hù)的技術(shù)，這些技術(shù)有些已經(jīng)在實(shí)際建筑中應(yīng)用，有些目前可能還只是設(shè)想，但無(wú)論如何，現(xiàn)在或未來(lái)，它們都有可能成為地震中保護(hù)人們生命財(cái)產(chǎn)安全的“無(wú)名英雄”。今天IT之家小編不妨就為大家介紹一些獨(dú)特抗震技術(shù)，來(lái)感受一下工程師們的聰明才智吧。
1、隔震技術(shù)
傳統(tǒng)的抗震思路是地震讓地震的全部能量作用于建筑物的基礎(chǔ)，并由基礎(chǔ)傳遞給上部結(jié)構(gòu)，而上部結(jié)構(gòu)需要具備強(qiáng)大的剛性、延展性和承載能力抵消地震的能量，但這樣可能會(huì)造成結(jié)構(gòu)剛度越大，向上傳遞的地震作用越強(qiáng)的結(jié)果，并且災(zāi)后的修復(fù)成本較高。
▲小編畫的隔震結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
▲圖片來(lái)源：wikimedia
而隔震技術(shù)的理念不同于抗震技術(shù)，在建筑物和構(gòu)筑物的基底或某個(gè)位置設(shè)置隔震裝置，把上部結(jié)構(gòu)和下部基礎(chǔ)隔離開(kāi)來(lái)，以避免或減少地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳輸，這樣可以減少振動(dòng)反映，建筑物受損害的程度自然大大降低，同時(shí)造價(jià)也不高。這項(xiàng)技術(shù)被美國(guó)地震專家稱之為“40年來(lái)世界地震工程最重要的成果之一“，已經(jīng)在很多建筑中采用。
2、摩天大樓阻尼器
這種方法主要是針對(duì)摩天大樓而設(shè)置的。該技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單粗暴，需要在建筑物頂部的固定結(jié)構(gòu)中，用鋼絲繩將巨大的懸掛物吊起來(lái)。所以當(dāng)大樓在地震期間開(kāi)始搖晃的時(shí)候，懸吊物也會(huì)搖擺，但是由于地震波的慣性力和反作用力，懸吊物會(huì)向相反方向搖擺，以此抵消大樓搖擺的能量，這種作用相當(dāng)于阻尼器。因?yàn)閼业跷锉徽{(diào)諧以與建筑物頻率匹配，因此這種擺錘也被稱為“調(diào)質(zhì)阻尼器”。
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這種技術(shù)的一個(gè)典型應(yīng)用是臺(tái)北的101大樓，去過(guò)的網(wǎng)友相信不會(huì)忘記88至92樓掛置一個(gè)重達(dá)660公噸的巨大鋼球，這個(gè)鋼球就是這里所說(shuō)的“阻尼器”。除了地震，它的作用還有抵消大樓遭遇強(qiáng)風(fēng)時(shí)造成的搖晃。
3、防震簾
提高建筑物的抗震性能，無(wú)非是讓建筑物在地震過(guò)程中盡量屹立不倒，并且損壞達(dá)到最小，為此建筑工程師和科學(xué)家們的腦洞也是很大的。日本公司Komatsu Seiren從碳纖維復(fù)合材料開(kāi)發(fā)出了高強(qiáng)度的麻繩，他們將其命名為CABKOMA，這種材料堅(jiān)固耐用，于是科研人員認(rèn)為可以用于普通建筑的抗震方面。
▲圖片來(lái)源：Komatsu Seiren官網(wǎng)
他們以自己的實(shí)驗(yàn)室為例，將1031個(gè)桿子連接在屋頂上，并把它們綁在地上，用CABKOMA繩索進(jìn)行錨定，原則很簡(jiǎn)單，就是在地震時(shí)穩(wěn)固建筑。科研人員表示，內(nèi)部的碳網(wǎng)和外面的懸垂?fàn)顟B(tài)有助于限制地震的橫向力。在安裝桿之前，他們已經(jīng)增強(qiáng)了建筑物護(hù)欄的強(qiáng)度，以抵抗拉伸應(yīng)力，并將錨固件放置在建筑周圍，以抵御地面上下顛簸。不過(guò)，IT之家小編覺(jué)得，這種像簾子一樣的結(jié)構(gòu)或許可以有效防震，但應(yīng)用的范圍可能就比較窄了。
4、建筑物的“保險(xiǎn)絲”
Komatsu Seiren的想法是從外部穩(wěn)固建筑物，而接下來(lái)的這一技術(shù)則是從內(nèi)部穩(wěn)固建筑物。具體的方法是在建筑物框架中加固靈活、可更換的鋼纜，這些鋼纜垂直纏緊建筑物，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，這些鋼纜框架可以幫助建筑物在外部消耗能量，這些框架可以自由地在固定于其底座的配件內(nèi)上下?lián)u擺，這些鋼纜充當(dāng)柔韌的保險(xiǎn)絲的作用，地震時(shí)首先受到力的作用，但能夠基本保持建筑物框架不承受地震力的負(fù)載，從而保證建筑物整體結(jié)構(gòu)不受損。而若鋼纜承受不住力量而斷開(kāi)后，則會(huì)將能量分散到建筑物的框架中。
▲圖片來(lái)自外媒popsci網(wǎng)站截圖
總的來(lái)說(shuō)，這種鋼纜結(jié)構(gòu)起到了承受“第一波攻擊”的作用。該技術(shù)由斯坦福大學(xué)和伊利諾伊大學(xué)的研究小組于2009年完成測(cè)試，在里氏6.7級(jí)地震的環(huán)境中，建筑框架內(nèi)唯一的損壞的是可更換的鋼纜。
5、可以救命的床
地震時(shí)最可怕的事情是自己還在睡夢(mèng)中，但是由于地震的突發(fā)性，地震發(fā)生時(shí)又難免會(huì)有人正在睡覺(jué)。俄羅斯發(fā)明家達(dá)希爾·塞梅諾夫（Dahir Semenov）為此發(fā)明了一種床，即便睡覺(jué)時(shí)，也可以救人一命（2010年，一位國(guó)內(nèi)發(fā)明家在中國(guó)獲得了類似設(shè)計(jì)的專利）。當(dāng)?shù)孛骈_(kāi)始晃動(dòng)時(shí)，這張床內(nèi)置的傳感器檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)后便可以自動(dòng)觸發(fā)一系列反應(yīng)，首先床板會(huì)分離，讓你陷入到下方一個(gè)密閉的空間，然后分離的床板再次合并封頂，以保護(hù)你免受墜落的碎片的傷害。
在床下的密閉空間中有你需要的食物和水，相信能夠堅(jiān)持到救援人員將你搭救出來(lái)，至少能夠維持生命，提高被救援的概率。
6、振動(dòng)屏障 Vibrating Barrier
讓建筑物免受損壞，不一定要在建筑物本身做文章。英國(guó)布萊頓大學(xué)的一個(gè)研究小組就是從這個(gè)思路出發(fā)，他們開(kāi)發(fā)出了一種振動(dòng)屏障（ Vibrating Barrier ），可以減緩地震時(shí)建筑物收到的來(lái)自地震波的能量。
▲圖片來(lái)自布萊頓大學(xué)官網(wǎng)
這種振動(dòng)屏屏障的工作原理是利用振動(dòng)建筑之間的動(dòng)態(tài)相互作用來(lái)消減振動(dòng)波。屏障中包含一個(gè)堅(jiān)實(shí)的中央質(zhì)量塊，通過(guò)彈簧保持在適當(dāng)?shù)奈恢茫员銇?lái)回移動(dòng)以吸收振動(dòng)能量。由于地震波通過(guò)土壤傳播，形成建筑-土壤-建筑相互作用。而振動(dòng)屏障的作用是在土壤中吸收振動(dòng)能量，從而減少相鄰建筑的損傷。
這種振動(dòng)屏障被設(shè)計(jì)成埋在地下，連接到建筑物的地基，吸收由地震波產(chǎn)生的振動(dòng)，以保護(hù)一個(gè)或多個(gè)建筑物。研究人員預(yù)測(cè)，它可以從地面運(yùn)動(dòng)中吸收足夠的能量，以減少40-80%的地震作用，否則會(huì)造成結(jié)構(gòu)的破壞。
最后
大家所了解的可能讓建筑物在地震中屹立不倒、或者能夠幫助人們?cè)诘卣鹬兴览锾由南冗M(jìn)技術(shù)顯然不止這些，這里小編這里也無(wú)法一一列舉了。無(wú)論他們目前是否已經(jīng)被應(yīng)用在實(shí)際生活中，這些嘗試和努力都是值得尊敬的。當(dāng)然，在無(wú)情的天災(zāi)面前，技術(shù)的輔助只是一方面，掌握盡可能多的求生技巧有時(shí)候可能更湊效。
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