地震發生時,大部分人都會覺得低樓層應該比高樓層更容易逃生,其實不然,在一些特殊情況下,低樓層或許比高樓層的生存率更低。這是為什麼呢?
地震是怎麼讓房屋倒塌的?
要搞清楚這個問題,就得說說地震的時候,房屋是怎麼倒塌的了。
地震是由于地球上闆塊與闆塊之間相互擠壓碰撞,造成闆塊邊沿及闆塊内部産生錯動和破裂,而造成的震動。據統計,每年地球上都會發生500多萬次的地震,隻是絕大多數的震感都很弱,或者距離震中太遠,所以人們都感覺不到。
而且,地震的等級也被分為了12級,不同的等級,所帶來的破壞力也是不同的。
在3級以下的地震,稱為弱震或微震,通常隻能感受到懸挂物體的輕微晃動,并沒有什麼危險;
4—6級時,稱為中強震,汽車也會發生晃動,嚴重的話木牆或窗架會出現裂縫;
當達到6級以上時,磚石牆就會發生倒塌、樹枝斷裂等情況,例如曾經的“5.12汶川地震”就是屬于8級以上具有毀滅性的地震,破壞性就會更強。
雖然現在大多樓房的抗震級别都能達到6—7級,但并不能保證,在地震來臨時樓房就是絕對安全的,特别是在一些樓層達到幾十米以上的建築,在遇到較強的地震時,都會面臨房屋坍塌的風險。
導緻樓房倒塌的因素有很多。其中影響比較大的,就是受到波動而發生倒塌。
地震波也分為兩種,分别是導緻房屋建築前後搖動的橫波,還有導緻房屋上下搖動的縱波。房屋受到不同方向來的力導緻承重改變,受力不均勻,進而振幅擴大,超出了房屋能夠承受的範圍,導緻崩塌。
房屋坍塌也并不是單方面造成的,往往都是縱波和橫波的共同作用。
縱波的傳播速度很快,可以達到每秒5—6千米,而橫波相對慢一些,速度在每秒3—4千米左右,所以一般都是從縱波到橫波的過程。
于是我們會發現,地震中的房屋會先上下晃動,然後再左右晃動。而且,縱波的質點是左右運動的,雖然傳播速度快,但破壞力比橫波弱一些,所以在橫波來臨前是有機會逃生的。
那麼,在地震時,高樓層和低樓層哪個更安全呢?
不同樓層的危險
很多人覺得,低樓層一定比高樓層更安全,這可未必。在一種情況下,高樓層的危險系數反而要比低樓層稍低一些,為什麼這麼說呢?
因為高層建築為了保證整個建築的穩定性,所以地基都比較深。如果在地震中,遇到的是會讓建築上下擺動的縱波,雖然高樓層的搖晃程度會更強,但與此同時,大樓的根部也會随着發生晃動。所以無論震級的大小,樓房最大的剪力和彎矩,其實都會發生在低層。
這時候,高層的建築就會整體垂直向下塌陷,位于底層的建築層反而最容易被掩埋。但有了低樓層作為緩沖,高樓層實際上受到的損壞也會比低樓層更低一些,反而危險的就是樓房的低層了。
而且,留給人們的安全空間也會更小,很難找到生存空間,需要等待救援的時間也會更長。
除此以外,讓絕大多數人都認為,低樓層會比高樓層更加安全的原因是,地震來臨的速度都很快,人們隻有幾分鐘,甚至幾秒鐘的時間逃跑,所以基本隻有在1到3層的居民最容易逃跑。
這确實沒錯,但于此同時還要考慮到其他因素。“黃金12秒”相信大家都聽說過,但并不是說隻要在12秒内迅速逃離建築就安全了,人們還必須躲到空曠的場地上,否則就算躲過了房屋坍塌的危機,高處墜落的雜物以及建築碎片,也随時可能砸傷地面的人群。如果遇到大地震建築物坍塌,那麼也有被房屋掩埋的可能。
再來看看高樓層的危險有哪些?
在地震中,高樓層還會産生一種“鞭策效應”,簡單來說,就是在用力甩動鞭子時,往往都是辮子的末端搖晃得最厲害。同理,越是高層的地方,受到的慣性作用越大,晃動也會更加強烈。
而且,在受到橫波的影響下,高層建築物也更容易發生斷裂或是傾倒。
與此同時,在高層樓的逃生方式并不多,甚至可以說,在地震來臨時,盲目的逃跑才是最危險的,不如快速尋找家裡最近的,可以保護自身安全的位置進行躲避,這樣才有更高的生存率。
不過,如果高層建築不幸塌方,樓層一般也都是往下坍塌的,很少出現直接向側方傾斜坍塌的情況,那麼高樓層建築也會更完整一些。而且,高樓層塌方後疊加的建築碎片以及物品也會更少,在地震後的救援工作中,救援人員能更容易找到高樓層的人群。
所以說,高樓層和低樓層存在的危險度都是一樣的,隻是所帶來的危險不同,
沒有誰是絕對安全的。
摩天大樓的“震樓器”到2021年為止,我國超過200米以上的建築就有800多座,其中,高度超過300米的也有近一百座,高層建築的數量穩居世界第一。那麼,這些上百米的摩天大廈都是如何抗震的呢?
為了達到防風抗震的效果,大廈一般都會安裝上阻尼器。阻尼器也被叫做阻尼裝置,建築中的阻尼器可以減弱震感,保障建築的安全。
比如上海中心大廈所采用的阻尼器。在大廈距地面584米的地方,設計了高達7.7米,重達1000噸的阻尼器,這款阻尼器由12根吊索、質量塊、主體保護系統和阻尼系統四部分組成,可以抵抗7級地震和12級台風。還有台灣省的101大樓,也設計了一個重達660噸的開放式阻尼器。
當強風來臨時,阻尼器就會通過自身感應大樓的偏移方向,然後向另一側擺動,與刮來的強風産生相反的作用力,抵消原本巨大的動能,從而保證大樓的安全。
在自然面前,人類的力量十分渺小。随着科技的不斷發展和進步,人們研究出了可以預測地震、加強房屋抗震能力的技術。雖然在一般的地震面前,高層建築的安全性還是較高的,但我們仍然需要掌握基本的生存技能,在遇到自然災害時最大可能的求生。
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