地震一直是个很恐怖的现象
当我们城市越成长
地震也造成更多人死亡
因为最大的危险之一
就是倒塌的建筑物
为什麽建筑物会在地震时倒塌呢?
如何可以预防建筑物倒塌呢?
如果你看過許多災難片
你就可能知道
建筑物倒塌是因为它们下面的地层
剧烈摇动或甚至裂开所造成
但是其实不是这样的
首先，大多数的建筑物不是在断层线上
而且，移动的板块比建筑物的地基深很多
所以到底是怎么回事呢？
事实上，地震的真相和地震对建筑物造成的结果
有一点複杂
为了要搞清楚
建筑师和工程师们使用模型
例如以二维线条代表柱子和梁
或用一条上面有圆形物如棒棒糖的东西
代表一个建筑物的质量
即便如此简单的模型用来
作为预测建筑物在地震时的反应
是很有用的
它主要就是一个物理作用
多数地震时的倒塌
其实并不是因为地震本身所引起的
而是，当建筑物下的地层移动时
它使地基和低楼层移位
然后震波传导至整个结构
造成结构前后震动
震荡的力道主要有两个因素：
集中在建筑物底部的质量
和它的坚硬度
后者是造成某种程度的移位的力量
加上建筑物的建材和柱子的形状
坚硬度主要与高度有关
较低的建筑物比较坚硬
移动程度较小
较高的建筑物移动性就比较高
你可能想那解决的方法就是
盖低一点的建筑物
它们的摇动会比较小
但是在1985年墨西哥市地震
就是一个证明并非如此的例子
在那个地震
许多6到15楼的建筑物倒塌
奇怪的是附近的较低的建筑物没倒塌
15楼以上的建筑物也损害较少
那些倒塌的中型建筑物
摇摆的程度比地震的震幅还大
为什么呢？
答案是［自然频率］
在一个摆动的系统里面
周波数是一秒内来回摆动的次数
这是和一次来回摆动的秒数的周期是相反的
建筑物的［自然频率］－
由它的质量和坚硬度所决定－
是它的震動集中的頻率
当建築物的质量增加
自然頻率降低
堅硬度增加 震動也會加快
以一個公式來表現這些之間的關係
堅硬度和自然頻率是成正比
質量和自然頻率則是成反比
在墨西哥市的地震是
共振的结果
地震波的频率
正好与中型建筑物的自然频率相同
正如在秋千的最适合点推一下
接下来的每一个地震波扩大了
建筑物往同一方向的震动
造成它更加往那方向的摆动
最后达到比原来更大幅的移位
今天，工程师与
地质学家和地震学家共同合作
在建筑物现场预测地震移动的频率
以预防共振引起的倒塌
他们考量土壤类型和断层的类型
以及参考以往地震的数据
低频率的震动对比较高
和有弹性的建筑物造成更多的损害
反之，高频率的震动威胁到比较低和
高坚硬性的建筑物的结构
工程师同时想办法吸收震动的方法
以及用创新的系统防止建筑物变形
地基的隔离是以有弹性的层次
来将建筑物的其他部分从
地基的移动隔离开来
让调整好的阻尼器系統取消共振
以自然频率消除振盪
来降低震动
結論是：不是最坚固的
而是最聪明的建筑物
可以屹立不搖