让高楼不倒，人幸免于难：这些技术无愧地震中的“无名英雄”
昨天（8月8日）晚间，四川阿坝州九寨沟县（北纬33.20度，东经103.82度）发生了7.0级地震，而9日凌晨新疆精河也发生了6.6级地震。目前灾区的救援工作成为人们关注的焦点，小编也在为灾区的人们祈福。地震是一种破坏力极大的自然灾害，而直到目前人们仍然难以对地震进行足够提前的准确预测。而现代技术的努力更大层面上在于如何减少地震对生命和财产带来的毁坏。
▲图片来源：pixabay
地震时，建筑物倒塌是造成人员伤亡的主要因素，多年以来，建筑工程师以及地震学专家们一直致力于提高建筑物抗震性能的研究，以及在建筑物倒塌时如何对屋内的人进行保护的技术，这些技术有些已经在实际建筑中应用，有些目前可能还只是设想，但无论如何，现在或未来，它们都有可能成为地震中保护人们生命财产安全的“无名英雄”。今天IT之家小编不妨就为大家介绍一些独特抗震技术，来感受一下工程师们的聪明才智吧。
1、隔震技术
传统的抗震思路是地震让地震的全部能量作用于建筑物的基础，并由基础传递给上部结构，而上部结构需要具备强大的刚性、延展性和承载能力抵消地震的能量，但这样可能会造成结构刚度越大，向上传递的地震作用越强的结果，并且灾后的修复成本较高。
▲小编画的隔震结构简图
▲图片来源：wikimedia
而隔震技术的理念不同于抗震技术，在建筑物和构筑物的基底或某个位置设置隔震装置，把上部结构和下部基础隔离开来，以避免或减少地震能量向上部结构的传输，这样可以减少振动反映，建筑物受损害的程度自然大大降低，同时造价也不高。这项技术被美国地震专家称之为“40年来世界地震工程最重要的成果之一“，已经在很多建筑中采用。
2、摩天大楼阻尼器
这种方法主要是针对摩天大楼而设置的。该技术相对简单粗暴，需要在建筑物顶部的固定结构中，用钢丝绳将巨大的悬挂物吊起来。所以当大楼在地震期间开始摇晃的时候，悬吊物也会摇摆，但是由于地震波的惯性力和反作用力，悬吊物会向相反方向摇摆，以此抵消大楼摇摆的能量，这种作用相当于阻尼器。因为悬吊物被调谐以与建筑物频率匹配，因此这种摆锤也被称为“调质阻尼器”。
▲图片来源：pixabay
这种技术的一个典型应用是台北的101大楼，去过的网友相信不会忘记88至92楼挂置一个重达660公吨的巨大钢球，这个钢球就是这里所说的“阻尼器”。除了地震，它的作用还有抵消大楼遭遇强风时造成的摇晃。
3、防震帘
提高建筑物的抗震性能，无非是让建筑物在地震过程中尽量屹立不倒，并且损坏达到最小，为此建筑工程师和科学家们的脑洞也是很大的。日本公司Komatsu Seiren从碳纤维复合材料开发出了高强度的麻绳，他们将其命名为CABKOMA，这种材料坚固耐用，于是科研人员认为可以用于普通建筑的抗震方面。
▲图片来源：Komatsu Seiren官网
他们以自己的实验室为例，将1031个杆子连接在屋顶上，并把它们绑在地上，用CABKOMA绳索进行锚定，原则很简单，就是在地震时稳固建筑。科研人员表示，内部的碳网和外面的悬垂状态有助于限制地震的横向力。在安装杆之前，他们已经增强了建筑物护栏的强度，以抵抗拉伸应力，并将锚固件放置在建筑周围，以抵御地面上下颠簸。不过，IT之家小编觉得，这种像帘子一样的结构或许可以有效防震，但应用的范围可能就比较窄了。
4、建筑物的“保险丝”
Komatsu Seiren的想法是从外部稳固建筑物，而接下来的这一技术则是从内部稳固建筑物。具体的方法是在建筑物框架中加固灵活、可更换的钢缆，这些钢缆垂直缠紧建筑物，当地震发生时，这些钢缆框架可以帮助建筑物在外部消耗能量，这些框架可以自由地在固定于其底座的配件内上下摇摆，这些钢缆充当柔韧的保险丝的作用，地震时首先受到力的作用，但能够基本保持建筑物框架不承受地震力的负载，从而保证建筑物整体结构不受损。而若钢缆承受不住力量而断开后，则会将能量分散到建筑物的框架中。
▲图片来自外媒popsci网站截图
总的来说，这种钢缆结构起到了承受“第一波攻击”的作用。该技术由斯坦福大学和伊利诺伊大学的研究小组于2009年完成测试，在里氏6.7级地震的环境中，建筑框架内唯一的损坏的是可更换的钢缆。
5、可以救命的床
地震时最可怕的事情是自己还在睡梦中，但是由于地震的突发性，地震发生时又难免会有人正在睡觉。俄罗斯发明家达希尔·塞梅诺夫（Dahir Semenov）为此发明了一种床，即便睡觉时，也可以救人一命（2010年，一位国内发明家在中国获得了类似设计的专利）。当地面开始晃动时，这张床内置的传感器检测到运动后便可以自动触发一系列反应，首先床板会分离，让你陷入到下方一个密闭的空间，然后分离的床板再次合并封顶，以保护你免受坠落的碎片的伤害。
在床下的密闭空间中有你需要的食物和水，相信能够坚持到救援人员将你搭救出来，至少能够维持生命，提高被救援的概率。
6、振动屏障 Vibrating Barrier
让建筑物免受损坏，不一定要在建筑物本身做文章。英国布莱顿大学的一个研究小组就是从这个思路出发，他们开发出了一种振动屏障（ Vibrating Barrier ），可以减缓地震时建筑物收到的来自地震波的能量。
▲图片来自布莱顿大学官网
这种振动屏屏障的工作原理是利用振动建筑之间的动态相互作用来消减振动波。屏障中包含一个坚实的中央质量块，通过弹簧保持在适当的位置，以便来回移动以吸收振动能量。由于地震波通过土壤传播，形成建筑-土壤-建筑相互作用。而振动屏障的作用是在土壤中吸收振动能量，从而减少相邻建筑的损伤。
这种振动屏障被设计成埋在地下，连接到建筑物的地基，吸收由地震波产生的振动，以保护一个或多个建筑物。研究人员预测，它可以从地面运动中吸收足够的能量，以减少40-80%的地震作用，否则会造成结构的破坏。
最后
大家所了解的可能让建筑物在地震中屹立不倒、或者能够帮助人们在地震中死里逃生的先进技术显然不止这些，这里小编这里也无法一一列举了。无论他们目前是否已经被应用在实际生活中，这些尝试和努力都是值得尊敬的。当然，在无情的天灾面前，技术的辅助只是一方面，掌握尽可能多的求生技巧有时候可能更凑效。
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