地震不會殺人,建築物才會──《地震:火環帶上的臺灣》

  • 作者/林書帆、黃家俊、邱彥瑜、李玟萱、王梵

地震工程界有句老話:「地震不會殺人,建築物才會。」這句話當然不是絕對,因為地震引發的山崩、海嘯一樣會致命,但不可否認,地震時大部分的傷亡都是因建築倒塌或嚴重損毀所造成。

傳統的土角厝。圖片來源/國家地震工程研究中心

一九○六年梅山地震與一九三五年新竹—臺中地震造成上千人死亡的主因,就是當時普遍的土角厝建築耐震能力太差,雖然日本殖民政府因此不再將土角厝列為合法建築,但因民眾普遍經濟能力不高,實務上無法禁止繼續使用、興建。直到九二一地震前,全臺灣建築總數還有約五% 是土角厝,但住在這五% 土角厝中的居民,卻占了九二一罹難者總數的四一%。

鋼筋混凝土建築也不安全?

另外有 二八% 的罹難者,是居住在理應較為堅固的鋼筋混凝土建築中。

根據國家地震工程研究中心的勘災結果,鋼筋混凝土建築達嚴重破壞以上程度者占了 四八% ,導致民眾產生「鋼筋混凝土建築不安全」的印象,使得九二一地震後的房產市場吹起一陣鋼骨鋼筋混凝土構造風潮,其實這是個迷思,在一九九五年的阪神地震中,嚴重破壞比例最高的反而是鋼骨構造樓房,這個例子很能說明不同的建築材料各有不同特性及優缺點,事實上只要設計得宜,不論鋼筋混凝土、鋼骨鋼筋混凝土或鋼骨構造都可以有良好耐震能力。

那麼為何鋼筋混凝土建築在九二一地震中會被破壞得如此嚴重?

其中一個主要原因是「軟弱層」的問題。

懸臂式建築懸空的樓板下,通常作為遮雨騎樓或商家營業使用。圖/嵌入自國家地震工程研究中心

臺灣因氣候炎熱多雨,沿著馬路或街道興建的街屋通常會有騎樓供行人遮陽避雨,這類建築形式一樓與道路平行方向的牆壁量本就較少,早期甚至還有一種連柱子都沒有的懸臂式騎樓,導致底層耐震能力不佳,而街屋一樓常做為店鋪使用,商家為了展示商品、打造開闊的賣場空間,常會把隔間牆敲除,這種種原因使得一樓成為整棟建築最脆弱的軟弱層,地震發生時最先受到破壞,因此九二一地震後處處可見一樓整個被壓垮而矮了一截的房屋。當時損壞的各種不同型態鋼筋混凝土建築中,有騎樓的建築所占的破壞比例最高,達到八四%。

施工品質不良或監工不實是另一個使房屋倒塌的重要因素

誠如英國地震學家穆森所言:「你可以賄賂建築督察員,但是你無法賄賂地震!」

鋼筋混凝土建築中的鋼筋就像房屋的骨架,有良好的「骨本」就不容易被地震摧毀。在一根混凝土柱子中,直立的鋼筋稱為主筋,再加上外圍的一圈圈箍筋、內部的繫筋將主筋圍束起來。為了便於運送,一般鋼筋大約會裁切成十二至十五公尺長,蓋房子時再將兩段鋼筋搭接起來。

由於搭接處是柱子相對脆弱的地方,鋼筋混凝土構造施工規範中,對於鋼筋的搭接長度、位置都有要求,有些在九二一地震中倒塌的建築就有鋼筋搭接長度不足、或相鄰主筋搭接位置沒有錯開的問題,臺北新莊「博士的家」大樓就是一例。其他如箍筋間距過寬、兩端僅彎折九十度而未伸入混凝土中的施工方式,都容易使箍筋在地震時鬆脫,導致混凝土崩落,進而使房屋倒塌。

耐震規範不完備,可能也是建築倒塌原因

不可否認,人為因素是九二一地震中大量建築倒塌的原因之一,不過不一定所有受損的建築都是故意偷工減料,也可能與早期耐震規範尚不完備有關。

在探討耐震規範沿革前,必須先有一個觀念,那就是不管遭遇多大地震,都完全不會受損的建築並不存在,就算技術上有可能做到,經濟上也不允許,因此耐震規範是以「小震不壞,中震可修,大震不倒」的原則訂定的。

小震不壞,中震可修,大震不倒。圖片來源/國家地震工程研究中心

小震、中震與大震在耐震規範中的正式用詞分別是:中小度地震、設計地震、最大考量地震,這三種地震水準並非直接對應某個規模或震度,而是考量建築形態與建材、建物所在地所屬震區、地盤性質、距斷層遠近等眾多因素計算而得,會因地而異。

以一棟建築的使用年限約五十年來看,它會有八○%以上機率遭遇「小震」水準的地震,如果它完全按照耐震規範設計,結構體理應完全不會損壞。

而一棟建築在未來五十年內遭遇「中震」或「大震」的機率,分別是一○%與二%,在中震水準下,建築所受到的損害必須是要可修復的,萬一不幸遇到大震,則要求建築至少不能倒塌,以避免人命傷亡。中震與大震指的就是回歸期四百七十五年與兩千五百年的地震,但回歸期並沒有固定週期,對一棟建築物來說,大震可能發生在五十年的頭一天,也可能發生在最後一天。

——本文摘自泛科學 2019 年 11 月選書《地震:火環帶上的臺灣》,2019 年 10 月,春山出版

關於作者

活躍星系核

活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策