1976年7月28日,唐山發生了強度里氏7.8級的大地震。無數高樓在強烈的搖撼後,變形、崩塌……地震傷亡情況慘烈到極點。

地球上幾乎每天都會發生上萬次地震,只有掌握更多的安全防護知識,才能在災難來臨時自救或是救助更多的人。

地震發生時,是建築底部更容易被破壞,還是頂部更容易被毀壞?到底該往上跑還是往下跑?高層住戶該怎麼辦?隨着建築的高度不斷增加,瞭解這些知識更是非常重要。

現代城市中的衆多高層建築

(圖片來源:veer圖庫)

Part.1

爲什麼地震波會導致建築倒塌?

地震導致建築破壞的主要原因是共振。共振,是指一個物體的振動,會帶動另一個物體的振動。二者的振動頻率越接近,共振產生的振動幅度會越大。同時,共振具有累加效應,當阻尼較小時,持續性的共振會導致振動幅度越來越大。

一根細杆,僅僅是猛烈地揮動一次,並不一定會被晃斷。但是,如果週期性地晃動杆子,杆子的振動幅度就會被越晃越大。當揮動頻率和杆子自身的固有頻率較爲接近時,這種變化就會特別明顯。

高層建築,因其較爲細長的特點,可以看作是屹立在大地這張“桌子”上的細長“積木”。大部分時候,大地這張桌子都是不會大幅移動的。但是當地震發生,大地這張“桌子”會大幅度晃動,桌子上的“積木”也會被帶着來回晃動起來。而當晃動的頻率與建築的固有頻率較爲接近,且地震作用力極大的時候,建築的晃動頻率就會越來越大,並導致最終發生倒塌

Part.2

高層建築倒塌的時候,上層和下層,

哪部分更容易被破壞?

我們身處高樓,突發地震的時候,很多人想到的第一一個問題是,往上跑還是往下跑?

要做出正確的決策,我們需要先了解,地震發生時,建築的上層和下層哪部分更容易被破壞?

地震後的雅安

(圖片來源:百度百科)

事實上,地震發生時,與高層相比,底層反而更容易破壞。

我們可以用晃動細長的杆子來理解。來回晃動一根杆子,杆子頂部來回移動的幅度更大,但是受到的力會更小;而底部來回移動的幅度更小,但受到的力會更大。地震發生時,底部受到的剪力會更大。所以,在建築設計的時候,考慮到剪力的不均勻分佈,會對底層進行加固設計。地震的剪力分佈不確定性更大,相比於高層,底層更容易被破壞。

(圖片來源:道客巴巴)

但是,需要強調的是,底層建築比高層建築更容易被破壞,並不意味着高層更安全。

這裏需要考慮兩種情況,其一,如果建築發生了粉碎性的倒塌破壞,基本上高層和底層都是一樣的危險。並且高層部分在墜落的過程中會產生更大的動能,高層碎石墜落帶來的危害也會更大。但這種情況下,處於高層,在救援的時候可能更容易被挖掘搜救出來

當地震不會完全摧毀建築的時候,總體上講高層更難發生局部破壞,則更安全一點。

所以,合理地選擇地震應對策略就更爲重要

Part.3

地震發生時,身處高層建築中,

我們如何應對?

地震一般是猛烈而迅速的,大部分身處高層的人無法及時逃離到戶外開闊區域。而地震帶來的建築倒塌,更是給人帶來一種“高空墜落”的恐懼。當大災難發生的時候,人們往往就會在這種恐懼下做出一些不理性的舉動。

2013年雅安地震時,就有人因過於恐懼地震選擇直接跳窗逃生。結果樓沒塌,人卻因爲跳樓摔死了。

面對地震,如果我們身處高層建築的較高樓層之中,掌握合理的應對方法很重要。

首先我們要明確的是,現行的建築設計標準,對建築物的抗震設計都進行了要求。建築物需要滿足“小震不壞,中震可修,大震不倒”的要求。這一要求根據設計地區的歷史地震情況,要求設計的建築在受小震影響後不會損壞或不需修理仍可繼續使用;在中震作用後可能產生一定的損壞,但經一般修理或不需修理仍可繼續使用;在大震作用時,可能產生重大破壞,但不致倒塌或發生危及生命的嚴重破壞。

假如建築都滿足現行規範的要求,在大震作用下也不會發生倒塌,那顯然身處高層也不會特別危險。這種情況下,注意保護好頭部等脆弱部位,以免被異物砸傷。儘量待在封閉固定的區域,等待地震過去,就可以最大程度地保護自己的身體健康。

不過,“大震不倒”雖然是我們的設計準則,但也不是說現有建築就絕對不會發生倒塌。一種可能的情況是,地震的烈度特別大,超過了該地區大震的設計烈度。這種情況雖然罕見,但每次發生都會成爲非常慘烈的自然災害。例如汶川地震烈度達到了11度,遠超當地的設防烈度,帶來了非常慘重的人員傷亡。

另一種可能的情況是,所處的高樓本身質量上存在缺陷,甚至是“豆腐渣”工程。在2008年汶川地震之後,國家加強了對建築防震設計的審覈,建築整體的防震性能都有所提升。但2008年之前建成的建築,其抗震性能並不是特別的有保障。

在地震發生時,除非可以在十幾秒內迅速跑到戶外開闊地帶,否則就謹記“就近躲避”原則。

選擇躲避區域時,儘量選擇衛生間等封閉狹小,靠近水管、可以形成穩定三角形空間的區域,注意保護好自己的脆弱部分,免遭落石砸傷。

當建築垮塌被掩埋之後,如果可能,第一時間將身體調整爲較爲省力的姿勢。等待外界傳來搜救信號後,通過敲擊石頭等方式進行回覆。

地震自救

(圖片來源:Veer圖庫)

在災害面前,每一個生命都很寶貴。

希望大家切記,地震發生時,假如你住在建築高層,不要往上跑也不要往下跑,就近找到最合適的避險地點,才最爲重要!

當然,最希望的是,大家都用不到這個建議。

出品:科普中國

製作:之遙

本文轉自中國科普博覽

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