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地震百問


91. 地震時房屋為何會倒塌?

地震波週期、共振效應與房屋反應

震波共振機制與加速度放大現象

地震時地表震動,房屋會跟著上下震動以及在水平方向擺動,擺動幅度的大小視地震的強度、震波的性質與房屋本身的振動週期而定。

如果震波中某一波段的週期,恰好和房屋的振動週期相吻合,便會因共振現象造成很大的振動幅度。從加速度的觀點上來看,房屋的相對加速度,往往會比地面上的加速度大4.5倍之多。

一間設計不夠堅牢的房屋,本身不能承受因地震所產生的力量時,輕者開裂,重者倒塌,屋毀人亡,難免造成悲劇。

地動加速度 (1a) 頂樓加速度 (最高達 4.5a) 週期吻合:產生共振
▲ 震波與建築共振及加速度放大示意圖
💡 科普補充:建物固有週期與共振
  • 固有週期:建築搖晃一圈的時間,經驗公式約為 樓層數 × 0.1 秒(如 10 樓高建物週期約 1 秒)。
  • 共振危害:地盤傳來的震波週期若與建物週期一致,擺動幅度將巨幅擴大,造成頂樓加速度強烈放大。
  

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