1
00:00:07,080 --> 00:00:10,586
地震一直以來都是可怕的現象

2
00:00:10,586 --> 00:00:14,051
因為我們的城市變大
同時也變得更加危險

3
00:00:14,051 --> 00:00:17,720
其中最危險的是倒塌的建築物

4
00:00:17,720 --> 00:00:20,279
為甚麼建築物會在地震時倒塌呢

5
00:00:20,279 --> 00:00:22,590
又該如何預防呢

6
00:00:22,590 --> 00:00:24,994
如果你看過很多災難片

7
00:00:24,994 --> 00:00:26,671
你可能會有個想法


8
00:00:26,671 --> 00:00:29,573
建築物倒塌
是底下的地面所造成的

9
00:00:29,573 --> 00:00:32,977
地面劇烈地顫動甚至裂開

10
00:00:32,977 --> 00:00:35,298
但是這不全然是地面所造成的

11
00:00:35,298 --> 00:00:39,374
一方面是大多數建築物
並不會座落在斷層線上

12
00:00:39,374 --> 00:00:43,966
而且板塊的移動處
比建築物的地基還要更深得多

13
00:00:43,966 --> 00:00:46,316
那麼甚麼才是真正的原因呢

14
00:00:46,316 --> 00:00:50,077
實際上地震對建築物的影響

15
00:00:50,077 --> 00:00:52,065
是更複雜的

16
00:00:52,065 --> 00:00:55,282
建築師和工程師利用模型來理解
地震對建築物的影響

17
00:00:55,282 --> 00:00:59,778
像是二維陣列
代表立柱和橫梁

18
00:00:59,778 --> 00:01:05,432
或是以單根棒棒糖狀的圓球
來代表建築的質量

19
00:01:05,432 --> 00:01:09,280
即使把模型簡化成這種程度
這些模型還是相當有用

20
00:01:09,280 --> 00:01:12,009
這些模型還是可用來預測建築物 
對地震的反應


21
00:01:12,009 --> 00:01:14,553
主要是物理的問題

22
00:01:14,553 --> 00:01:16,868
大多數發生坍塌的地震

23
00:01:16,868 --> 00:01:20,332
實際上並不是由地震本身所引起

24
00:01:20,332 --> 00:01:23,259
當地殼在建築下方移動時

25
00:01:23,259 --> 00:01:26,284
它取代了地基與較低的樓層

26
00:01:26,284 --> 00:01:28,975
該結構的其餘部分通過餘波

27
00:01:28,975 --> 00:01:31,834
並使其來回振動

28
00:01:31,834 --> 00:01:36,136
振盪的強度
取決於兩個重要因素

29
00:01:36,136 --> 00:01:39,196
建築物集中在底部的質量

30
00:01:39,196 --> 00:01:40,568
還有其剛性

31
00:01:40,568 --> 00:01:44,595
後者是造成某種程度移位的力量

32
00:01:44,595 --> 00:01:48,155
加上建材和柱子的形狀

33
00:01:48,155 --> 00:01:51,207
剛性與建物高度關係極大

34
00:01:51,207 --> 00:01:54,105
較低的建築物比較堅硬
移動程度較小

35
00:01:54,105 --> 00:01:57,347
較高的建築物移動性就比較高

36
00:01:57,347 --> 00:02:00,557
你可能想那解決的方法就是
蓋低一點的建築物

37
00:02:00,557 --> 00:02:02,843
它們的搖動會比較小

38
00:02:02,843 --> 00:02:08,700
但是在1985年墨西哥市地震
證明並非如此

39
00:02:08,700 --> 00:02:09,812
在那次地震中

40
00:02:09,812 --> 00:02:14,022
許多6到15樓的建築物倒塌

41
00:02:14,022 --> 00:02:17,999
奇怪的是，附近較低的建築物沒倒

42
00:02:17,999 --> 00:02:22,405
15樓以上的建築物也較少受損

43
00:02:22,405 --> 00:02:24,555
那些倒塌的中型建築物

44
00:02:24,555 --> 00:02:28,730
搖擺的程度比地震的振幅還大

45
00:02:28,730 --> 00:02:30,590
為什麼呢

46
00:02:30,590 --> 00:02:34,322
答案是［自然頻率］

47
00:02:34,322 --> 00:02:35,988
在一個擺動的系統裡面

48
00:02:35,988 --> 00:02:41,581
頻率是一秒內來回擺動的次數

49
00:02:41,581 --> 00:02:47,091
這是週期(擺動一次的秒數)的倒數

50
00:02:47,091 --> 00:02:51,763
建築物的自然頻率 
由它的質量和剛性決定

51
00:02:51,763 --> 00:02:55,330
是它振動集中的頻率

52
00:02:55,330 --> 00:03:00,277
當建築物的質量增加
自然頻率會降低

53
00:03:00,277 --> 00:03:03,835
當剛性增加時，振動也會加快

54
00:03:03,835 --> 00:03:06,192
以一個公式來表現這些之間的關係

55
00:03:06,192 --> 00:03:09,911
剛性和自然頻率成正比

56
00:03:09,911 --> 00:03:14,184
質量和自然頻率則成反比

57
00:03:14,184 --> 00:03:17,658
墨西哥市地震是共振的结果

58
00:03:17,658 --> 00:03:20,198
地震波的頻率

59
00:03:20,198 --> 00:03:24,535
正好與中型建築物的
自然頻率相同

60
00:03:24,535 --> 00:03:27,456
正如在鞦韆的最適合點推一下

61
00:03:27,456 --> 00:03:31,211
接下來的每一個地震波擴大了

62
00:03:31,211 --> 00:03:33,052
建築物往同一方向的震動

63
00:03:33,052 --> 00:03:36,616
造成它更加往那個方向擺動

64
00:03:36,616 --> 00:03:41,303
最後達到比原來更大的移位

65
00:03:41,303 --> 00:03:44,685
現今，工程師、地質學家
和地震學家共同合作

66
00:03:44,685 --> 00:03:48,702
在建築物現場預測地震振動的頻率

67
00:03:48,702 --> 00:03:51,626
以預防共振引起的倒塌

68
00:03:51,626 --> 00:03:55,023
他們考量土壤與斷層的類型

69
00:03:55,023 --> 00:03:57,947
並參考以往地震的數據

70
00:03:57,947 --> 00:04:00,997
低頻的振動對較高及
較有彈性的建築物

71
00:04:00,997 --> 00:04:02,865
傷害性較強

72
00:04:02,865 --> 00:04:05,789
反之，高頻率的振動威脅到的是

73
00:04:05,789 --> 00:04:08,553
較低與高剛性的建築物

74
00:04:08,553 --> 00:04:11,316
工程師採用創新的系統

75
00:04:11,316 --> 00:04:14,947
既能吸收振動
又可防止建築物變形

76
00:04:14,947 --> 00:04:17,423
建物與地基之間

77
00:04:17,423 --> 00:04:21,346
與用彈性層加以隔離

78
00:04:21,346 --> 00:04:25,225
讓阻尼器抵銷共振

79
00:04:25,225 --> 00:04:28,536
以自然頻率消除振盪

80
00:04:28,536 --> 00:04:30,303
來降低振動

81
00:04:30,303 --> 00:04:33,835
結論：不是最堅固
而是最聰明的建築物

82
00:04:33,835 --> 00:04:35,477
可以屹立不搖