《建筑生与灭:建筑物为何倒下去》
作者:马特斯.李维,马里奥.萨瓦多里
答辩前读了这本书,将一些收获和感想记录下来。
本书从埃及金字塔讲起,到中世纪大教堂,再到近现代的高层建筑,这些建筑由于各种原因发生破坏或倒塌,其中主要有:理论水平受限导致的设计问题,资金问题,人为因素以及飞机或者炸弹等袭击原因。本书作者认为所有的结构失效的案例都可以归咎于缺乏赘余力(redundancy),失稳以及局部破坏的连续扩展会造成结构倒塌。
这两年我刚好也是在做结构的连续倒塌研究,其实结构发生连续倒塌的原因可分为外因和内因。
外因:各种恐怖袭击或者自然灾害等偶然事件;
内因:结构自身不够强壮,冗余度不高。
在这里做个比喻,将外因比作“魔”,内因比作“道”。
有俗语说:“道高一尺魔高一丈”,但在建筑结构中提高“道”,即如果通过不断的改善结构的抗力,提高结构的冗余度,那一定会起到有效的抗倒塌作用。英国混凝土规范中将结构的抗连续倒塌的能力称为鲁棒性,即结构对局部破坏的不敏感性。鲁棒性和冗余度其实是一对相似的概念,就是局部破坏后,结构保持其原型的能力。结构的自身免疫力提高了,那就可以有效的遏制破坏的连续扩展和延伸。
在这两年的研究者发现:对比框架结构底层和顶层的支撑柱失效时,顶层支撑柱失效引起的结构竖向位移大于底层柱失效所对应的结构竖向位移。造成这种现象的主要原因就是由于顶层结构冗余度低,相应的传力路径比较少,不能有效的消散由于支撑柱失效引起的不平衡荷载和内力。
当然“魔”也是很关键的一方面,但是这个需要政府和社会的通力合作才能得到控制。在此不赘述了。
为了克服“魔”,则需要政府通过各种途径减少偶然事件的发生,保证种族平等,减少贫富差距和社会矛盾。同时通过规划管理,提高对自然灾害的预警系统,
为了解决“道”,则需要工程师们的努力!作为工程师不仅要不断地展望未来,有时还必须鉴往,这样才能真知未来。把大胆与谨慎结合起来,创造出新颖而且安全的结构。随着材料性质和自然现象的不断深入研究,当然让人们减少因知识不足而导致的损失,但是人的特性以及经济因素,则必须是影响结构安全的重要因素。不管怎样,工程师一定要保持谨慎的态度,建筑结构设计无小事,事关人类的生命安全!
由于各种外因作用下导致结构的倒塌模型不相同,因此结构的连续倒塌性能真的还有需要内容有待研究,除了结构传力机理以外,还需要研究新型材料在提高结构抗力方面的应用。