隨著經(jīng)濟的發(fā)展,建筑越建越高,鱗次櫛比的高樓大廈逐漸成為了城市中非常靚麗的風(fēng)景線。但隨著建筑的高度不斷增加,地震帶來的潛在威脅也越來越大。
地震發(fā)生時,是建筑底部更容易被破壞,還是頂部更容易被毀壞?到底該往上跑還是往下跑?高層住戶該怎么辦?
要回答這些問題,需要先了解地震是如何導(dǎo)致建筑被破壞。
現(xiàn)代城市中的眾多高層建筑(圖片來源:veer圖庫)
為什么地震波會導(dǎo)致建筑倒塌?
與金門大橋發(fā)生特殊振動的原因一樣,地震導(dǎo)致建筑破壞的主要原因也是共振。
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(chǎn)生的振動幅度會越大。同時,共振具有累加效應(yīng),當(dāng)阻尼較小時,持續(xù)性的共振會導(dǎo)致振動幅度越來越大。
一根細(xì)桿,僅僅是猛烈地?fù)]動一次,并不一定會被晃斷。但是,如果周期性地晃動桿子,桿子的振動幅度就會被我們越晃越大。當(dāng)揮動頻率和桿子自身的固有頻率較為接近時,這種變化就會特別明顯。
高層建筑,因其較為細(xì)長的特點,可以看作是屹立在大地這張“桌子”上的細(xì)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(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生,大地這張“桌子”會大幅度晃動,桌子上的“積木”也會被帶著來回晃動起來。而當(dāng)晃動的頻率與建筑的固有頻率較為接近,且地震作用力極大的時候,建筑的晃動頻率就會越來越大,并導(dǎo)致最終發(fā)生倒塌。
高層建筑倒塌的時候,上層和下層,哪部分更容易被破壞?
我們身處高樓,突發(fā)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(fā)生時,建筑的上層和下層哪部分更容易被破壞?
地震后的雅安(圖片來源:百度百科)
事實上,地震發(fā)生時,與高層相比,底層反而更容易破壞。
我們可以用晃動細(xì)長的桿子來理解。來回晃動一根桿子,桿子頂部來回移動的幅度更大,但是受到的力會更??;而底部來回移動的幅度更小,但受到的力會更大。地震發(fā)生時,底部受到的剪力會更大。所以,在建筑設(shè)計的時候,考慮到剪力的不均勻分布,會對底層進行加固設(shè)計。地震的剪力分布不確定性更大,相比于高層,底層更容易被破壞。
某框架結(jié)構(gòu)地震荷載作用下剪力分布圖(圖片來源:道客巴巴)
但是,需要強調(diào)的是,底層建筑比高層建筑更容易被破壞,并不意味著高層更安全。
這里需要考慮兩種情況,其一,如果建筑發(fā)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。并且高層部分在墜落的過程中會產(chǎn)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,處于高層,在救援的時候可能更容易被挖掘搜救出來。
當(dāng)?shù)卣鸩粫耆輾Ыㄖ臅r候,總體上講高層更難發(fā)生局部破壞,則更安全一點。
所以,合理地選擇地震應(yīng)對策略就更為重要。
地震發(fā)生時,身處高層建筑中,我們?nèi)绾螒?yīng)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(qū)域。而地震帶來的建筑倒塌,更是給人帶來一種“高空墜落”的恐懼。當(dāng)大災(zāi)難發(fā)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,就有人因過于恐懼地震選擇直接跳窗逃生。結(jié)果樓沒塌,人卻因為跳樓摔死了。
面對地震,如果我們身處高層建筑的較高樓層之中,掌握合理的應(yīng)對方法很重要。
首先我們要明確的是,現(xiàn)行的建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),對建筑物的抗震設(shè)計都進行了要求。建筑物需要滿足“小震不壞,中震可修,大震不倒”的要求。這一要求根據(jù)設(shè)計地區(qū)的歷史地震情況,要求設(shè)計的建筑在受小震影響后不會損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用;在中震作用后可能產(chǎn)生一定的損壞,但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用;在大震作用時,可能產(chǎn)生重大破壞,但不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。
假如建筑都滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求,在大震作用下也不會發(fā)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。盡量待在封閉固定的區(qū)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(shè)計準(zhǔn)則,但也不是說現(xiàn)有建筑就絕對不會發(fā)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(qū)大震的設(shè)計烈度。這種情況雖然罕見,但每次發(fā)生都會成為非常慘烈的自然災(zāi)害。例如汶川地震烈度達到了11度,遠(yuǎn)超當(dāng)?shù)氐脑O(shè)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(zhì)量上存在缺陷,甚至是“豆腐渣”工程。在2008年汶川地震之后,國家加強了對建筑防震設(shè)計的審核,建筑整體的防震性能都有所提升。但2008年之前建成的建筑,其抗震性能并不是特別的有保障。
在地震發(fā)生時,除非可以在十幾秒內(nèi)迅速跑到戶外開闊地帶,否則就謹(jǐn)記“就近躲避”原則。
選擇躲避區(qū)域時,盡量選擇衛(wèi)生間等封閉狹小,靠近水管、可以形成穩(wěn)定三角形空間的區(qū)域,注意保護好自己的脆弱部分,免遭落石砸傷。
當(dāng)建筑垮塌被掩埋之后,如果可能,第一時間將身體調(diào)整為較為省力的姿勢。等待外界傳來搜救信號后,通過敲擊石頭等方式進行回復(fù)。
地震自救(圖片來源:Veer圖庫)
在災(zāi)害面前,每一個生命都很寶貴。
希望大家切記,地震發(fā)生時,假如你住在建筑高層,不要往上跑也不要往下跑,就近找到最合適的避險地點,才最為重要!
當(dāng)然,最希望的是,大家都用不到這個建議。