生死之间——抗震设计

体娱   2024-04-13 22:34   广东  

明昇产业《筑梦天下》

由明昇产业 筑就城市科创新空间

特约呈现

全球地震频发,

90%的人员伤亡

都与地震中坍塌的建筑物有关。

建筑师造物

是“杀手”,

还是“庇护所”?

《筑梦天下》本周日晚7点

凤凰卫视中文台特别呈现

“生死之间——抗震设计”


       最近全球地震频发,而近期最大的就是这个月花莲的地震了,它是台湾自“9·21大地震”后,近25年来最大规模的地震,里氏7.3级,震源深度12千米。造成震央花莲多处民宅倒塌,花莲大清水隧道不仅道路崩塌,地震后还发生了山体崩塌、道路被阻、车辆被落石砸中。有统计表明,建筑物倒塌造成的破坏是地震灾害的第一“杀手”,近90%的人员伤亡都与此有关。提高房屋的抗震能力,是保护人类安全的最直接措施。今天我们就要去看看专业人士对此所做的努力,了解人类以建筑对抗大地震的故事

4·3花莲地震

4·3花莲地震给当地民众造成了巨大损失,这起强震是台湾9·21大地震发生25年后的最大规模地震。截至4月5日20时,台湾已发生535次余震,其中规模6到7级的余震就有2次。这不是花莲第一次发生地震,历史上这里地震非常频繁。近3年,更是频繁到基本每个月都有地震发生。

为何花莲地震如此频繁?事实上,台湾位于环太平洋地震带,台湾岛是板块挤压形成的岛屿,以地质年代来说,台湾岛相对年轻,因此活跃的板块运动是台湾岛的宿命。根据台湾经济部中央地质调查所的调查,台湾东部现有八条活动断层。这次被花莲地震破坏的天王星大楼地址濒临太平洋畔,同时位于米仑断层附近。2016年,米仑断层被台湾当局列为地质敏感区,在地质敏感区的建筑物建造前要经过更严格的审核。

天王星大楼是地上9层,地下1层的老旧建筑,1986年取得使用执照,共有79户住户。而在1999年发生“9·21大地震”之前,台湾地区建筑法规所规定的耐震系数是远远低于现今要求的。据目前得到的消息,救援人员已经从天王星大楼内救出22人,另有1名女子被救出时已无呼吸心跳。初步判断天王星大楼倾斜是因为大楼圆弧侧外立面均为玻璃结构,没有柱子支撑,地震时的支撑力不足造成1层4根柱子断裂。

此次地震,台北101大厦同样发生了强烈震动。台湾除了每年都要经历大大小小200多次地震外,还时刻面临太平洋强飓风的侵袭。台北地标性建筑101大厦,正是在这样的情况下建成的,并且成为当时世界第一高楼。巍然耸立于台北上空的101大厦,是如何应对地震和台风这双重自然力的侵袭呢?

台北101大厦在外形设计上已经暗藏了玄机。它如同竹子般、分段的结构,能够增加建筑的支撑强度。每一段都能将大楼的重量从外部集中到中间,让大楼更坚固、更轻、更有弹性。101大厦的中心是巨型的悬臂骨架,外层由8根超级坚固的巨型钢柱组成,它们就像是有弹性的脊椎,让大厦富有弹性,在地震时能够摆动而不断裂。

对于101这样的摩天大楼来说,不需要地震,当风力达到足够大的时候,就足以对建筑物产生形变,使得身在其中的人感觉到“震感”。针对这个问题,101大厦有自己的秘密武器!这颗“镇楼之宝”的大名叫做“调谐质量阻尼器”。当外力作用使得建筑摇晃时,沉重的球体会以相应的频率摆动,造成相反的作用力,进而大大减少了大楼的摆动幅度。

回首“9·21大地震”,1999年9月21日凌晨,台湾南投发生里氏7.6级地震,震源深度8千米,全岛都有明显震感,全过程持续102秒。地震造成2400多人死亡、逾万人受伤、近11万户房屋倒塌,台中和南投是此次地震的重灾区。山崩地裂,许多死者被活埋在瓦砾堆中,成为台湾挥之不去的惨痛记忆。

“9·21大地震”后,台湾掀起一股防震抗震的热潮。位于台中市的“921地震教育园区”是全球难得一见的自然科学活教材,它完整地保存了因“9·21大地震”所造成的断层错动、校舍倒塌、河床隆起等地震遗址。园区包括车笼埔断层保存馆、地震工程教育馆、影像馆、防灾教育馆及重建记录馆等展馆。园区所有建筑的设计原则是随断层线走,再依地形地貌调整,自然形成独立却相互连接的空间,赋予参观者不同的空间体验。

其中,车笼埔断层保存馆就依附着原操场兴建。全馆没有梁和柱,以82根全长12米、宽2.4米、重约10吨的预铸预力混凝板组成,整体为曲线设计,组成复杂,其特殊性及困难度在世界范围都属少见。


4·5美国东海岸地震

当地时间4月5日,美国东海岸发生4.8级地震,震中距离纽约市大约60公里,震源深度约5千米。据悉,美国东北部地区的地震比较少见,这次是纽约地区140年来发生的最大地震。据报道,地震发生40分钟后,当地居民才收到警报短信,纽约市政府在面对紧急情况时的反应迟缓因而受到民众批评。

地震发生时,纽约联合国总部正在就巴以问题举行安理会会议,镜头记录下了地震发生时的情形。就在地震发生时,纽约帝国大厦社交平台账号发布帖文:“我还好”,向公众报平安。

作为纽约标志性建筑之一的帝国大厦,建于1931年,采用装饰艺术风格,高443.7米,共102层。它是纽约市第四高、美国第六高的建筑。帝国大厦的业主和建筑师为地震做了充分准备。他们安装了先进的地震感应器,以便在地震发生时及时采取措施。此外,这座建筑的结构采用钢铁框架体系,使得它在地震中能够更好地承受摇晃。


2023土耳其大地震

2023年2月6日凌晨,土耳其和叙利亚两国边境地区发生毁灭性的里氏7.8 级和7.6级地震,并诱发6.7级强余震,形成震群型地震,成为近一个世纪以来中东地区发生的最猛烈地震,威力相等于130颗原子弹持续爆炸43秒。导致土耳其5万多人丧生,叙利亚6千人丧生。时至今日,许多当地家庭仍未从灾难的影响中走出来。

土耳其位于北安纳托利亚断层和东安纳托利亚断层两大断层系统上,与地震中满目疮痍、坍塌一片的现代建筑不同,这里有座面对1500多年频繁地震、始终未受毁损的古老建筑,它就是圣索菲亚大教堂。

教堂以罗马万神庙的圆顶作为蓝本,但建筑师把圆顶的基座由圆形改变成为正方形,再用半圆顶把正方形延展成长方形。圆顶的重量通过穹隅,由角落的四条巨型柱子支撑。在东西两端各有两个半圆穹顶分散重量,每个半圆穹顶又将其压力进一步分散至3个较小的半圆穹顶上,起到了稳固的作用。独特的穹顶设计,使得圣索菲亚大教堂在频繁遭遇地震的袭击时,免受塌顶之灾。

不仅如此,与主要使用大理石的希腊建筑,和主要使用混凝土的罗马建筑不同的是,圣索菲亚大教堂的主要建筑材料为砖块,而且砂浆层比砖块更厚,起到了缓冲的作用。教堂所用的砖块要比现今人们常用的砖块轻得多,这一先进的设计理念,降低了建筑的厚重感,轻盈的建筑物在遭受地震的猛烈袭击时,好似一棵大树迎风摇曳,增强了建筑的弹性,降低了建筑的倒塌,并为逃生提供了宝贵的时间。


3·11仙台大地震

2011年3月11日,日本发生9级地震,震中位于本州岛仙台港东130公里,震源深度24千米。仙台新港海啸高度达到约10米,仙台大部分地区被海啸吞没,造成大量人员死亡、受伤或失踪。

而在仙台市中心有一座透明的玻璃建筑得以幸免,由著名建筑师伊东丰雄所设计的这座玻璃匣子,是如何做到在地震中屹立不倒?仙台媒体中心是一座供市民使用的图书馆。在这座建筑里几乎没有墙壁,13根管柱分布于整个建筑中,最大的4根支撑着4个角落,其余9根完全随意布置。管柱截面的直径各不相同,以不同方式和角度倾斜,仿佛都曾被巨大的手扭曲。管道构成的柱子中间安装楼梯、电梯和空调设施,里面流动着水、空气、景色和光。一层接一层被焊牢的钢管结构,确保了建筑竖向和横向的稳定性,并支撑着各楼80厘米厚平台的重量。别看这些管柱样子脆弱,它们都能承受像1995年神户大地震那样剧烈的地震。

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主编:赖思妮

监制:龚赟、罗羽鸣


《筑梦天下》

播出平台:

凤凰卫视中文台

首播:周日 19:00

重播:周日 06:30

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           周六13:30 

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凤凰卫视筑梦天下
《筑梦天下》是凤凰卫视精心打造的一档建筑人文类节目。 播出时间 凤凰卫视中文台 周日 19:00-19:30 周一 11:00-11:30 凤凰卫视资讯台 周日 13:30-14:00