Tuesday, October 31, 2006

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。
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