WEBVTT

00:00:07.080 --> 00:00:10.586
地震一直是个很恐怖的现象

00:00:10.586 --> 00:00:14.051
当我们城市越成长
地震也造成更多人死亡

00:00:14.051 --> 00:00:17.720
因为最大的危险之一
就是倒塌的建筑物

00:00:17.720 --> 00:00:20.279
为什麽建筑物会在地震时倒塌呢?

00:00:20.279 --> 00:00:22.756
如何可以预防建筑物倒塌呢?

00:00:22.756 --> 00:00:24.994
如果你看過許多災難片

00:00:24.994 --> 00:00:26.101
你就可能知道

00:00:26.101 --> 00:00:29.573
建筑物倒塌是因为它们下面的地层

00:00:29.573 --> 00:00:32.977
剧烈摇动或甚至裂开所造成

00:00:32.977 --> 00:00:35.298
但是其实不是这样的

00:00:35.298 --> 00:00:39.374
首先，大多数的建筑物不是在断层线上

00:00:39.374 --> 00:00:43.966
而且，移动的板块比建筑物的地基深很多

00:00:43.966 --> 00:00:46.176
所以到底是怎么回事呢？

00:00:46.176 --> 00:00:50.077
事实上，地震的真相和地震对建筑物造成的结果

00:00:50.077 --> 00:00:52.065
有一点複杂

00:00:52.065 --> 00:00:55.282
为了要搞清楚
建筑师和工程师们使用模型

00:00:55.282 --> 00:00:59.778
例如以二维线条代表柱子和梁

00:00:59.778 --> 00:01:05.432
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

00:01:05.432 --> 00:01:09.280
即便如此简单的模型用来

00:01:09.280 --> 00:01:12.289
作为预测建筑物在地震时的反应
是很有用的

00:01:12.289 --> 00:01:14.553
它主要就是一个物理作用

00:01:14.553 --> 00:01:16.868
多数地震时的倒塌

00:01:16.868 --> 00:01:20.332
其实并不是因为地震本身所引起的

00:01:20.332 --> 00:01:23.259
而是，当建筑物下的地层移动时

00:01:23.259 --> 00:01:26.284
它使地基和低楼层移位

00:01:26.284 --> 00:01:28.975
然后震波传导至整个结构

00:01:28.975 --> 00:01:32.214
造成结构前后震动

00:01:32.214 --> 00:01:36.136
震荡的力道主要有两个因素：

00:01:36.136 --> 00:01:39.196
集中在建筑物底部的质量

00:01:39.196 --> 00:01:40.568
和它的坚硬度

00:01:40.568 --> 00:01:44.595
后者是造成某种程度的移位的力量

00:01:44.595 --> 00:01:48.155
加上建筑物的建材和柱子的形状

00:01:48.155 --> 00:01:51.207
坚硬度主要与高度有关

00:01:51.207 --> 00:01:54.105
较低的建筑物比较坚硬
移动程度较小

00:01:54.105 --> 00:01:57.347
较高的建筑物移动性就比较高

00:01:57.347 --> 00:02:00.557
你可能想那解决的方法就是
盖低一点的建筑物

00:02:00.557 --> 00:02:02.843
它们的摇动会比较小

00:02:02.843 --> 00:02:08.700
但是在1985年墨西哥市地震
就是一个证明并非如此的例子

00:02:08.700 --> 00:02:09.812
在那个地震

00:02:09.812 --> 00:02:14.022
许多6到15楼的建筑物倒塌

00:02:14.022 --> 00:02:17.999
奇怪的是附近的较低的建筑物没倒塌

00:02:17.999 --> 00:02:22.405
15楼以上的建筑物也损害较少

00:02:22.405 --> 00:02:24.555
那些倒塌的中型建筑物

00:02:24.555 --> 00:02:28.730
摇摆的程度比地震的震幅还大

00:02:28.730 --> 00:02:30.310
为什么呢？

00:02:30.310 --> 00:02:34.322
答案是［自然频率］

00:02:34.322 --> 00:02:35.988
在一个摆动的系统里面

00:02:35.988 --> 00:02:41.581
周波数是一秒内来回摆动的次数

00:02:41.581 --> 00:02:46.921
这是和一次来回摆动的秒数的周期是相反的

00:02:47.200 --> 00:02:51.763
建筑物的［自然频率］－
由它的质量和坚硬度所决定－

00:02:51.763 --> 00:02:55.330
是它的震動集中的頻率

00:02:55.330 --> 00:03:00.277
当建築物的质量增加
自然頻率降低

00:03:00.277 --> 00:03:03.835
堅硬度增加 震動也會加快

00:03:03.835 --> 00:03:06.192
以一個公式來表現這些之間的關係

00:03:06.192 --> 00:03:09.911
堅硬度和自然頻率是成正比

00:03:09.911 --> 00:03:14.184
質量和自然頻率則是成反比

00:03:14.184 --> 00:03:17.658
在墨西哥市的地震是
共振的结果

00:03:17.658 --> 00:03:20.198
地震波的频率

00:03:20.198 --> 00:03:24.535
正好与中型建筑物的自然频率相同

00:03:24.535 --> 00:03:27.456
正如在秋千的最适合点推一下

00:03:27.456 --> 00:03:31.211
接下来的每一个地震波扩大了

00:03:31.211 --> 00:03:33.052
建筑物往同一方向的震动

00:03:33.052 --> 00:03:36.616
造成它更加往那方向的摆动

00:03:36.616 --> 00:03:40.943
最后达到比原来更大幅的移位

00:03:40.943 --> 00:03:44.685
今天，工程师与
地质学家和地震学家共同合作

00:03:44.685 --> 00:03:48.702
在建筑物现场预测地震移动的频率

00:03:48.702 --> 00:03:51.626
以预防共振引起的倒塌

00:03:51.626 --> 00:03:55.023
他们考量土壤类型和断层的类型

00:03:55.023 --> 00:03:57.947
以及参考以往地震的数据

00:03:57.947 --> 00:04:00.997
低频率的震动对比较高


00:04:00.997 --> 00:04:02.865
和有弹性的建筑物造成更多的损害

00:04:02.865 --> 00:04:05.789
反之，高频率的震动威胁到比较低和

00:04:05.789 --> 00:04:08.553
高坚硬性的建筑物的结构

00:04:08.553 --> 00:04:11.316
工程师同时想办法吸收震动的方法

00:04:11.316 --> 00:04:14.947
以及用创新的系统防止建筑物变形

00:04:14.947 --> 00:04:17.423
地基的隔离是以有弹性的层次

00:04:17.423 --> 00:04:21.346
来将建筑物的其他部分从
地基的移动隔离开来

00:04:21.346 --> 00:04:25.225
让调整好的阻尼器系統取消共振

00:04:25.225 --> 00:04:28.536
以自然频率消除振盪

00:04:28.536 --> 00:04:30.303
来降低震动

00:04:30.303 --> 00:04:33.835
結論是：不是最坚固的
而是最聪明的建筑物

00:04:33.835 --> 00:04:35.265
可以屹立不搖