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2010年4月7日 星期三

防震建築

04-11-2009
報導:劉林李
圖:本報資料中心

日本建築防震要求嚴格

自2004年南亞大海嘯以來,我國已經多次因為臨近國家發生大地震,而感受到明顯的震動,一些建築物甚至因而出現龜裂。

基于我國不是處在地震帶上,建築物幾乎都沒有防震功能,在鄰國地震頻仍中,引發了我國的建築物在嚴重震動和搖晃中的安全疑問?

從歷來全球地震的紀錄看來,發生地震時有95%的人命傷亡是因為房屋倒塌造成的,所以日本這個地震國家,非常重視建築物和公共設施的防震功能。

他山之石可以攻玉,讓我們看一看他國如何在建築防震下功夫。

近年鄰國發生的強烈地震,我國多個地區居民都可以感受到震動,引起陣陣驚慌。
震,曾經是一種離我們那么遠的天災。

但是隨著近年鄰國發生的強烈地震,我國多個地區居民都可以感受到震動,巴生谷一帶五座高樓更因而出現龜裂,大家不禁擔心,這是一種預告嗎?

下一次的震動會越來越嚴重嗎?國內的高樓建築、道路工程承受得了嗎?

繁華神戶瞬間成廢墟

我國一些地質學家、城市土地應用及交通規劃家,建築工程師陸續對此發表意見,有人主張我們必須提升建築的防震功能,也有人認為不用過度恐慌。

自然災害的可怕在于總是在出人意料之下駕臨,比如1995年1月日本神戶發生的大地震,就是一場所有人都認為不可能發生的災難。

儘管日本處在地震帶,每年發生的有感地震超過1000次,但是一直以來,地震觀察家均認為關西地區不可能發生大地震,結果一場大地震把原本繁華的神戶,瞬間化成廢墟。

9成傷亡倒塌所致

神戶大地震中,90%遇難者因為房屋倒塌而丟失了生命,完全暴露該地區房屋防震的弱點。

而在該市區週圍因為地震坍塌的隧道和高架橋,也嚴重影響救災進度,煤氣洩露引起的大火,更是讓災情雪上加霜。

經歷這次慘痛的經驗,日本舉國痛定思痛,修改及制定一系列防災法律,才建立起今天堪稱全球最完整的地震防災體系。

雙塔樓防震 獲美認可

9月30日印尼蘇門答臘發生地震,巴生谷一帶五座高樓出現龜裂,部分專家建議我國必須提升建築的防震功能。
關于地震有一種現實的說法,震災發生時,落后國家死人多,先進國家損失重。

那是因為防震建築的成本非常高,落后國家一般沒有能力負擔,發生地震時,被倒塌的建築物壓死的人不計其數。

只有財力雄厚的先進國家,才有能力斥資在建築物和基礎建設的防震系統。

正因如此,大馬目前有防震功能的建築物寥寥無幾,再說,大馬本來就不是一個地震國家,有誰願意花大錢在防震系統上?

倒是吉隆坡雙塔樓,作為全球最高的建築物,在建造是考慮到了防震功能,雙塔樓採用的防震系統,是全球惟一經美國太空署(NASA)認證的隔震阻尼器,發生地震時,可以有效的消散地震能量。

複合式防震 更有效

大馬目前確知有防震功能的建築物是吉隆坡雙塔樓,雙塔樓的隔震阻尼器,在發生地震時,可以有效的消散地震能量。
日本法律對建築物抗震和防火功能要求非常嚴格,該國的《建築基準法》規定,所有高層建築必須能夠抵禦里氏7級以上的地震。

日本建築物在獲得開工許可之前,都必須先提交一份建築抗震報告書,該國法律規定,只有擁有一級建築師或更高資格的人,才有資格制定這份報告書。

主要計算承受力

報告書的內容,主要是計算建築結構在不同強度地震中的承受力,確定建築樑柱的位置、鋼筋、混凝土的規格和比例。

只是普通一座8到9層的公寓,動輒就要寫厚達兩三百頁的抗震報告書,經過相關部門檢查過報告書證實無誤才可以施工。

日本建築多數採用抗震、減震和隔震複合式防震設施,防震功效比採用單一防震來得好,當然成本也是天文數字。

日本以前的建築物比較重視堅固性,但是后來他們發現,在近代日本最嚴重的神戶地震,有些建築物雖然變形歪斜,但是卻沒有塌下來,倒是那些結構堅固,表面沒有遭到破壞的建築物,整棟塌下。

隨著地表一起擺動

從這次經驗中,日本人發現地震時能夠隨著地表一起擺動的建築物,反而不容易倒塌,因此他們開始在建築物底部安裝橡膠彈性墊或可以承受摩擦滑動的隔震緩衝裝置。

事實證明,該國在建築防震所下的功夫並沒有白費,不管是2003年5月日本宮城縣東部發生的里氏7級地震,還是今年8月靜岡縣發生的里氏6級地震,都沒有一棟高樓塌下來。

防震系統 分為3種

日本新幹線(子彈火車)擁有防震功能,能夠在地震來襲時自動停止運轉。
目前全球各國應用在建築物的防震系統大約分為3種:

1.減震

在建築物的樑柱之間加裝“阻尼器”或“消能元件”的減震系統,發生地震時,減震系統會吸收部分震動能量,減輕建築結構的負擔。

不過這種防震系統無法防止建築物在地震時樓層移位,所以震動還是會造成建築牆面破裂、門窗變型等。

這種技術的成本比較低,台灣有90%防震建築物應用這種技術 。

2.隔震

在建築物的下方加裝隔震橡膠支座,發生地震時,隔震支座會跟著地震搖晃變形,以柔克剛,減少上部建築結構的震動。

這種既能隔震,又不影響建設承載力的防震系統,是目前市面上減震能力最強的,成本和施工難度相對也比較高。

一些經常發生地震的國家如日本、美國都投入了大量資源在這種系統的研究和應用。

配圖3和圖說:隔震顧名思議就是把地震隔開,不讓地震的搖晃影響建築物。

3.抗震

建築物本身的結構有彈塑性,地震時會隨著地表震動搖擺消耗部分震動能量,防止整棟建築物塌陷。

電腦化系統 減災害

日本的公園都會考慮防災功能,除了是休閒場所,在發生地震或嚴重火災時,也可以成為避難所。
過去應對地震的經驗,讓日本社會意識到,長久以來地震造成煤氣洩漏引發的火災,奪走的人命其實比1995年神戶發生的里氏7.3級地震還多。

因此建築物和公共設施結構的防震設計,只是考慮到地震時防止倒塌是不夠的,還必須考慮到如何防止煤氣洩漏、電路短線等引發的二度災害。

該國有一套電腦化的地震警報系統,能在嚴重地震發生幾秒鐘內,切斷災區的煤氣、電流供應,災后自衛隊、地方政府和相關技術人員,會馬上進入災區支援,恢復電力、供水,通信等供應,幫助大家儘速恢復正常生活。

此外,他們的新幹線(子彈火車)和核能發電廠,都是經過特別設計,能夠在地震來襲時自動停止運轉。

2004年10月新瀉中越地區一場里氏6.8級的地震,把行駛在東京和新瀉之間新幹線列車震出軌道,導致新幹線開跑40年以來從不脫軌的安全神話破滅。

吸取了這次教訓,日本馬上投入研究更安全的防震自動中止運轉裝置,只要防震基座感受到輕微的地震,供電系統就會自動切斷,使列車減速並停下來。

學校公園 成避難所

1923年,日本關東大地震把東京40%建築物夷為平地,有9萬多人喪命,其中90%的人是給大火燒死的,許多人躲在公園的人,卻逃過一劫。

從那時候開始,人們才意識到城市里的廣場、綠地和公園,在火災時,可以成為一個阻止火勢蔓延的緩衝區。

1956年,日本出台《城市公園法》,規定公園必須考慮防災功能,在那幾后又制定了許多相關法令,把公園列為避難場所。

今天日本的城市到處都可以看到公園,這些公園日常是休閒場所,一旦發生地震或嚴重火災時,就會變成避難所。所以公園大多會遠離高大的建築物,入口處會插有“地震避難所”的牌子。

小規模的公園一般是防災的暫時避難所或中轉地點,50公頃以上的大公園則會成為急救、重建家園和復興城市等防災活動的據點。

所以一般大型公園,除了建有抗震性蓄水槽及生活必需品儲備倉庫,還必須建設救援部隊駐扎營地、衛星通迅設施、直升機機場,發電設備等。

除了公園,學校也是日本民眾遭遇地震時的首要避難場所。日本防震有一個說法,什么房子都能倒,學生作為國家未來的主人翁,學校不能倒。

學校的抗震設計標準,必須高于周邊民房,操場面積要大,至少能夠容納1000人,教室都會準備水和干糧等應急用品。


發生地震時有95%的人命傷亡,是因為房屋倒塌造成,所以不能忽視建築物和公共設施的防震功能。

日本經歷神戶大地震慘痛經驗后,痛定思痛,修改及制定系列防災法律,建立完整的地震防災體系。

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