觀點投書:老舊建物真的比較危險嗎?

2018-02-10 06:00

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至於台北有沒有可能發生像花蓮那樣震度七級以上的震度或是超過400cm/sec2的地表加速度 。筆者認為 ,在以黏土層為主的台北盆地 ,那樣的震度幾乎是不可想像的 。事實上有記錄以來 ,台北盆地也沒出現過五級以上的震度(地表加速度80cm/sec2以上)。其實台北盆地的地質條件 ,很難出現像花蓮這麼大的震度(地表加速度)。為什麼 ?

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以七級震度的下限 ,400cm/sec2來推算好了 。台北盆地的工址震動周期約1.6秒 ,而單向震動是一半的時間約0.8秒 。在這種加速度下 ,地表擺動的幅度高達0.5*400*0.8*0*8=128cm。這幾乎是不可想像的 !黏土本身是很大的阻尼 。地震波透過岩盤傳遞 ,作用在厚度數十公尺的黏土地層上 。黏土本身就會有吸收能量 ,讓地震波衰減的作用 。只是這黏土層會像是豆腐果凍一般 ,不停的來回震盪 ,然後震度會隨時間衰減 。

台北的地震特性是震動時間很長 。以這次花蓮為例 ,主震才震了十秒左右 ,而台北盆地卻震了一分鐘以上 。加強磚造的房屋是類似剛體的結構 ,怕的其實是高震度的地震(花蓮矮房子沒倒是因為時間很短) 。而台北怕的是長時間中高震度的震動 ,尤其是高樓層的樓房。因為地層反覆的來回震動可能會引發建築的共振效應 ,而破壞建築結構 ,而低樓層的老建物因為震動周期很短 ,根本不會發生共振 。較小的地表加速度 ,也不容易對低樓層建物發生損害 。

這不表示老公寓一定安全 ,但至少老建物不一定比新建物危險多少 。個案還是要看建物本身的結構狀態以及地震的強度與延時 。

地震力是一種慣性力 ,依照牛頓定律 :

地震力=房屋的質量*地表加速度

20180207-花蓮,震後影響即景,0206花蓮地震 ,年節,觀光,住宿,地方特產,交通。接近災區的民宿,只是路面破裂,但生意大受影響,門外斷耳的迎賓兔孤立著。(陳明仁攝)
0206花蓮地震 。(陳明仁攝)

地震力造成的結構破壞 ,又跟地盤的震動周期以及房屋本身的振動周期有關 。簡單說 ,地盤的震動周期因地而不同 。而房屋的振動周期跟結構有關 。一般而言 ,樓層愈高周期愈長 ,反之 ,周期愈短 !而可怕的共振就是發生在地盤的震動周期與房屋的振動周期一致的現象 !(註:周期是指像老時鐘的擺錘一樣 ,擺錘來回一次的時間稱為周期)

當大家在談地震災害時 ,多半只有談到震度(地表加速度) 或規模(其實規模對地震災害來講最沒意義) ,其實真正的殺手級的地震是 ,很高的地表加速度加上很長的延時 ,加上形成共振。當年的921也是七級震度 ,但是震動時間長達一分鐘以上。中部地盤的特性是震動周期較短 ,低樓層的房屋較容易形成共振。倒塌的數千棟房屋即是以低矮的建築物為主 。而這次花蓮也是屬於地盤震動周期較短的地區 。只倒四棟大樓 。嚴格來說算是幸運的了 ,要是地震再延長個數十秒 ,那後果幾乎是不可想像的 !

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