7. 形状记忆合金
建筑当中主要采用两种材料:(钢筋)混凝土和钢铁,因为他们的坚固性较高。但是,抗击地震不仅需要坚固性,还需要耐受力。耐受力高的材质在地震发生时可以产生形变而吸收地震的动能,同时将动能转化为其他形式的能量。而一旦动能太过强大,材质的形变程度超过其可耐受的程度,就会直接断裂、破碎。
人类社会最早使用极为粘土结构建造房屋,后来他们不满足于简单的粘土结构,开始使用木头;还不满意,有了砖木混合;还不满意,有了混凝土;依然不满意,有了钢筋混凝土;仍然不满意,有了纯钢架结构。但即便是最为坚固的钢架结构依然会有耐受力不足的情况。于是,材料科学家和建筑工程师开始考虑使用一种更为强大的材质:形状记忆合金(Shape Memory Alloys)。
由镍和钛组成的镍钛记忆合金可以比现有的建筑用钢在弹性上提升 30% 的水平。当一次足够灾难性的地震发生,连钢架都因为强大的动能被撕裂的时候,形状记忆合金和钢筋混凝土建成的建筑物依然坚挺。这种合金在被人们形象地成为「智能合金」。
它就像你的记忆枕一样,可以在你躺下的时候用最合适的姿势承受脑袋的质量,在你起床的时候回复原来的形状。形状记忆合金用在建筑上并不一定能回复到 100% 原模原样,但至少建筑里的人没事,财产受到的影响不大,足够伟大了。
哦对了,矫过牙吗?镍钛记忆合金就是你钢牙里的那条金属线哈~
8. 碳纤维加固改造
在刚刚发生的尼泊尔大地震中,人员伤亡和财产损失是一方面,许多历史遗产建筑遭受的损失更是无法估量。
保护这些年久失修的古建筑,提升其抗震性,可能远比修建新的抗震建筑在过去重要,然而尼泊尔过去没有把握住这样的机会。警钟已经敲响,我们该怎样提升这些在建设过程中没有考虑抗震性能的建筑?
工程师们用碳纤维和尼龙、聚酯、乙烯基质等化纤材质的线缆缴合在一起,捆绑在建筑物的承重结构上,比如桥梁的桥墩,建筑物的承重墙,从而用较低的成本实现对非抗震结构建筑物的抗震加固改造。这种方式叫做 FRP——Fiber-Reinforced Plastic wrap。研究显示,经过这种方式进行多次加固的建筑物抗震能力能够获得 20-40% 的提升。加拿大华人网 http://www.sinoca.com/