这座 10 层高的木质建筑能经受住地震的考验吗？

近二十年来，加州大学圣地亚哥分校一直拥有一个研究地震的重要仪器：一个 40 英尺乘 25 英尺的钢制平台，它使用液压系统模拟地震运动。这个“振动台”可以真正震动其上的任何东西，是世界上最大的振动台之一。自 2004 年启用以来，它已用于测试 30 多个建筑物，其结果为建筑规范和道路法规的变更提供了参考。但在过去的九个月里，这个振动台一直静止不动，因为为其准备了一个前所未有的实验：一座定制的 10 层木质建筑，这是有史以来最高的高震级测试建筑。

据首席研究员裴士玲介绍，这个恰如其名的 TallWood 项目的目标是证明木质建筑能够经受住强烈的震动而不失去其结构完整性。由于碳足迹比混凝土或钢材低，木材近年来作为一种更具可持续性的建筑材料越来越受欢迎。此外，裴士玲说，木结构的灵活性使其特别适合抵御地震——想想树枝弯曲而不折断的能力。虽然多年的研究和建模让他可以自信地支持这类建筑，但他渴望在现实世界的论坛上展示它，向更广泛的受众证明木质设计的威力。

“这证明，利用目前的技术，我们可以建造一座 10 层高的建筑，而且在地震后仍能保持坚韧，”贝聿铭说。“我们计划对这座建筑进行大约 40 次地震，而该建筑不会受到结构性损坏。”至少，这是希望。

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裴教授还是科罗拉多矿业学院的土木与环境工程教授，专门研究木材系统和通过工程减轻灾害，这使他成为这个项目的不二人选。但他只是自 2016 年以来一直致力于该项目的庞大多学科团队的一部分，该项目是美国国家科学基金会自然灾害工程研究基础设施 (NHERI) 计划的一部分。该团队包括来自六所大学、二十多个行业合作伙伴和美国森林管理局等政府机构的专业人士。

该团队的成员于 2017 年首次将他们的木材理论付诸实践，为振动台建造了一座两层高的木制建筑。贝聿铭说，这座建筑经受住了大约 30 次“地震”，其中包括模拟近三十年前加州北岭 6.7 级地震的运动。

10 层高的 TallWood 项目正是基于这项研究，不仅在高度上，而且在设计上。其核心是一个大规模木材系统，这意味着它由多层木材层压而成的实心面板组成，这些面板可以按照所需的形式组装在一起——就像贝聿铭所描述的“强化版宜家组装”。虽然这个模型仅用于振动台，但人们希望，如果成功的话，这种设计可以在现实世界中复制。

抗震设计的关键是所谓的“摇动墙”，它允许移动。摇动墙不是牢固地固定在钢制底座梁的基础上，而是放置在顶部，并用贯穿整个结构的钢筋固定。这些钢筋就像橡皮筋一样，将墙固定在原位，同时还具有一定的灵活性。因此，如果发生地震，摇动墙会摇晃，甚至从地基上抬起，钢筋会阻止它们移动太多。这种设计试图防止建筑物遭受过去地震后观察到的那种结构损坏，这种损坏可能会导致倒塌或难以修复。

柱子和可弯曲板等其他结构也有助于耗散能量，而钢装甲则有助于减轻任何结构损坏。华盛顿大学土木工程教授、联合首席研究员杰弗里·伯曼 (Jeffrey Berman) 在接受 NHERI 电台采访时将整体结构描述为本质上“无损结构系统”，因为这种设计可以容纳大量的运动。

TallWood 建筑还配备了非结构性设施，如门、窗、楼梯、天花板和附加墙。内华达大学里诺分校的地震工程师、该项目的另一位联合首席研究员 Keri Ryan 在另一次 NHERI 电台采访中解释说，这对于更全面地了解真正的木质建筑如何应对地震压力非常重要。

“地震工程界过去主要关注结构设计，但在过去的地震中，很多破坏都集中在非结构系统上，”瑞安说，并以北岭地震作为这种现象的一个例子。

最终的希望是，该项目能够揭示大型木结构能够抵御地震，甚至可能比混凝土、砖或钢结构表现更好，同时对整体环境更有利。

虽然 TallWood 大楼的建设已于今年早些时候完成，但团队仍在进行最后的收尾工作，包括安装 700 多个传感器来记录建筑物位移和加速度等数据。他们还安装了数十台摄像机，以便从各个角度实际观察测试情况，因为在模拟地震冲击期间，大楼当然是空的。TallWood 测试开始前的最后一步是在振动台上进行小型测试，以确保液压系统在几个月的停工后仍能正常工作。

一旦该板块获得批准，将于今年春季晚些时候开始正式震动，这些数百个数据点将与研究团队的模型进行比较，以了解它们的堆积情况以及是否需要进行任何调整。如果一切按预期进行，并且该建筑的结构部件保持完好，Pei 表示 TallWood 团队希望其设计可以复制到其他建筑中，并用于指导未来的建筑规范。所有数据最终也将在一个可公开访问的数据库中共享，以便其他研究人员将数据整合到他们自己的模型和实验中。

如需了解 TallWood 的后续进展（包括测试日期），您可以访问项目网站。此外，还有每日针对该结构的直播摄像机，您可以在此处观看。

5 月 17 日更新：观看下面正在测试的结构的视频。