支承墊抗震 建物平移非扭曲

【2006-10-25/聯合報/C8版/新聞中的科學】

台北訊


在實際的建築工程中，當然不可能用麥芽糖來做抗震，但日本已在研發利用類似原理、建在水上的建築物；另外還有一種類似單擺的「摩擦單擺支承墊」，以及慈濟醫院用的「鉛心橡膠支承墊」，則是用固體材料達到相同的「降低震動頻率」效果。
台大土木系教授陳振川表示，麥芽糖減震最主要是讓震波穿過液體來降低左右搖動頻率，讓建築物只會平移，不會扭動，而用黏滯力吸收能量只是其次的作用；只要是液體，不管黏滯力如何，都可以多少達到效果。

國家地震工程研究中心副研究員林沛暘指出，國外還有一種作法，叫「摩擦單擺支承墊」（見左圖），放很多這種支承墊在建築物一樓和地面之間，支承墊上層的曲面曲率，可主動決定搖動頻率，以此降低頻率。

這種支承墊最重要的，是上下層摩擦力要控制在一定範圍，若摩擦力太強，建築物無法沿上層曲面滑動，隔震效果不好；若摩擦力太弱，遇到大地震，可能整個上層完全脫離，反而更糟。

國內建築物隔震，以「鉛心橡膠支承墊」（見左圖）為代表，林沛暘說，這種支承墊直徑1.5公尺，高度50公分，是一層鋼、一層橡膠…好幾層疊起來，中間插入圓柱形鉛棒。

遇到地震，這種支承墊會左右搖晃，最多可搖到50公分，但建物搖動頻率會減很多，達到「平移而非扭曲」效果；不過裝置成本不低，從地下一樓到地上一樓間所有管線，須至少加長50公分，且要能任意彎曲，因地震時兩層樓間可能有50公分水平位移。

這種支承墊不能全用橡膠，一來會被建築物重量壓扁，二來左右搖動時易被拉斷；至於中間的鉛棒，是用來減少能量，地震的能量部分用來使鉛棒彎曲變形，傳到建築物的能量自然減少。