豆腐渣工程?(3)

災難過後, 要面對未來. 災後重建的房子一定要有考慮抗震設計.

第一: 使用預力混凝土預製件作橫樑或樓板.

當然除要使用合規格的鋼筋和混凝土之外, 預製件的製造方式需要改善, 我們應使用預力預製件(Pre-stress concrete), Pre-stress concrete是鋼筋在未加入混凝土之前,先被拉緊至較高的拉力,令鋼筋可以乘受更大的受壓力, 因為當混凝土受更大的壓力時, 壓力可以被預加的拉力抵消.

第二: 減少採用磚作結構牆

儘管用混凝土磚牆都有潛在危險因為磚牆始終接合點太多, 磚與磚之間的水泥的份量和水份都難以控制, 在香港砌磚牆的技術可以說是失傳, 能夠只用雙手和灰持就能造出一幅完全垂直的結構磚牆的師傅, 在香港應沒有多少人, 有的都已退休,所以磚牆在香港只是用作間隔牆.

第三: 加強結構,減少震幅

上圖是東京的一角, 為何這大廈的窗口會這麼細少, 因為窗與窗之間都是柱和橫樑, 令整個大廈無論在彎力(Bending force) 和剪力(Shear force) 都可加強, 最重要是令大廈的震動週期縮短,盡快達至Simple hamonic motion (S.H.M.)的平衡點(Equilibrium). 一大堆名詞,即是什麼? 大廈就好像垂直的跳水板, 當運動員跳在板上的一刻, 跳水板便會由大震動然後慢慢變為餘震, 愈強的跳水板餘震的幅度便少, 時間亦會較短, 所以加強大廈四周的柱和橫樑就是令餘震的幅度減少, 減少倒塌的危險.

除此之外, 可在大廈的頂層加入阻尼(Damper),Damper是一個大約數百噸重的混凝土塊, 四邊用彈簧連接, 當大廈在搖動時Damper會移至另一方以減少震動的幅度如上圖示.

另外, 日本研制出免震建築設計, 大廈的底部與地樁之間由多個大型彈簧連接, 當地震時, 彈簧會吸收大廈的震動, 避免地樁與大廈的結構受到保護如上圖示.

最重要是室內的家具和門窗沒有受到破壞; 因為在日本, 地震帶來的傷亡不是樓房倒塌而是室內的雜物和窗口跌下來而導致傷亡, 所以日本學校教學生當地震時先躲在椅子之下, 當第一次地震完結後才疏散至室外.

今日全國合力重建四川, 不過如過沒有做足夠的抗震設計, 當下一次災難來到的時候, 這些不合格的房子將是殺人的凶器, 四川需要是重建家園的安樂窩而不是用混凝土製造的棺材.

豆腐渣工程?(1)

四川地震發生近一年半, 什麼豆腐渣工程、短樁、偷工減料、預製件、抗震設計等字眼都在報章上看到. 而亦在這時開始搜集資料, 為這篇文章足足用了兩個月時間準備, 因為在香港和英國建房子,不如日本般要考慮抗震設計, 所以我在英國讀大學時老師沒有詳細說明. 不過,在日本的建築系是屬於工程學系的一部份, 抗震設計是考試必考的題目.

首先, 什麼是地震? 地是上下震,還是左右震? 大家都知道地殼是會移動, 當兩個不同板塊互相向對方移動便會形成壓力, 壓力不會立即釋放出來, 能量會貯起來直至超過地殼之間的磨擦力便一舜間爆出來, 所以地震只是60秒, 便可造成重大傷亡. 因此,地震不單只是上下震、 左右震、 連前後都會震, 即X、Y、Z軸都可能震如圖示.

地震能否預知? 我問過很多工程師都坦白對說現在只能計算那板塊之間的壓力有多大, 但何時爆出來真的不能如天氣報告般準確預測.

災難發生後, 有些人說地震不能抗衡, 是真還是假? 在兩個情況下, 地震是不能抗衡.

第一: 共振現象(Resonance)

共振現象這名詞我在介紹倫敦千禧橋時曾提及這名詞, 今次我再加解釋,當地震的震動頻率與建築震動頻率相同時, 便會發生共振現象. 這樣任何結構都會倒下來,因為正正得正, 負負得正, 結構除要承受地震的能量外, 還要承受自身震動的能量, 所以,結構荷重能量可以說是無限大. 如大家記起中學時物理課所說的Interference, 就是這現象, 建築物可能會是除地震的波幅3D方向扯爆整個結構.

擴展基礎(Footing)

第二: 地殼液化(Lique Faction)

當泥土中的水份在地震情況下, 沙便會和水混成泥令其荷重大幅減低. 具體來說,你把沙和水放入杯中, 過一段時間後, 水便會停留在沙層的低部, 在大力搖晃下沙和水混成泥, 而沙層的表面的張力便大大減低. 如上圖中的建築物, 由於建築物沒有打樁的關系, 只用擴展基礎(Footing). 擴展基礎是低層建築常用的結構, 香港大部份村屋都是用這基礎結構.所以當地殼液化時, 儘管建築物的結構沒有破壞的情況下,整個建築物便如骨牌一樣倒下來,不過在屋內的居民都有機會在建築物後逃出來.

待續.