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唐山大地震44年后的今天,这篇逃生指南我们都要看

科普中国-科普融合创作与传播 2020-07-31 作者:之遥

  1976728日,唐山发生了强度里氏7.8级的大地震无数高楼在强烈的摇撼后,变形、崩塌……地震伤亡情况惨烈到极点。

  地球上几乎每天都会发生上万次地震,只有掌握更多的安全防护知识才能在灾难来临时自救或是救助更多的人。

  地震发生时,是建筑底部更容易被破坏,还是顶部更容易被毁坏?到底该往上跑还是往下跑?高层住户该怎么办?随着建筑的高度不断增加了解这些知识更是非常重要。

  

  现代城市中的众多高层建筑(图片来源:veer图库)

  为什么地震波会导致建筑倒塌?

  与金门大桥发生特殊振动的原因一样,地震导致建筑破坏的主要原因也是共振。

  共振,是指一个物体的振动,会带动另一个物体的振动。二者的振动频率越接近,共振产生的振动幅度会越大。同时,共振具有累加效应,当阻尼较小时,持续性的共振会导致振动幅度越来越大。

  一根细杆,仅仅是猛烈地挥动一次,并不一定会被晃断。但是,如果周期性地晃动杆子,杆子的振动幅度就会被我们越晃越大。当挥动频率和杆子自身的固有频率较为接近时,这种变化就会特别明显。

  高层建筑,因其较为细长的特点,可以看作是屹立在大地这张“桌子”上的细长“积木”。大部分时候,大地这张桌子都是不会大幅移动的。但是当地震发生,大地这张“桌子”会大幅度晃动,桌子上的“积木”也会被带着来回晃动起来。而当晃动的频率与建筑的固有频率较为接近,且地震作用力极大的时候,建筑的晃动频率就会越来越大,并导致最终发生倒塌。  

  高层建筑倒塌的时候,上层和下层,哪部分更容易被破坏?

  我们身处高楼,突发地震的时候,很多人想到的第一一个问题是,往上跑还是往下跑?

  要做出正确的决策,我们需要先了解,地震发生时,建筑的上层和下层哪部分更容易被破坏?

  

  地震后的雅安(图片来源:百度百科)

  事实上,地震发生时,与高层相比,底层反而更容易破坏。

  我们可以用晃动细长的杆子来理解。来回晃动一根杆子,杆子顶部来回移动的幅度更大,但是受到的力会更小;而底部来回移动的幅度更小,但受到的力会更大。地震发生时,底部受到的剪力会更大。所以,在建筑设计的时候,考虑到剪力的不均匀分布,会对底层进行加固设计。地震的剪力分布不确定性更大,相比于高层,底层更容易被破坏。

  

  某框架结构地震荷载作用下剪力分布图(图片来源:道客巴巴)

  但是,需要强调的是,底层建筑比高层建筑更容易被破坏,并不意味着高层更安全。

  这里需要考虑两种情况,其一,如果建筑发生了粉碎性的倒塌破坏,基本上高层和底层都是一样的危险。并且高层部分在坠落的过程中会产生更大的动能,高层碎石坠落带来的危害也会更大。但这种情况下,处于高层,在救援的时候可能更容易被挖掘搜救出来。

  当地震不会完全摧毁建筑的时候,总体上讲高层更难发生局部破坏,则更安全一点。

  所以,合理地选择地震应对策略就更为重要。

  地震发生时,身处高层建筑中,我们如何应对?

  地震一般是猛烈而迅速的,大部分身处高层的人无法及时逃离到户外开阔区域。而地震带来的建筑倒塌,更是给人带来一种“高空坠落”的恐惧。当大灾难发生的时候,人们往往就会在这种恐惧下做出一些不理性的举动。

  2013年雅安地震时,就有人因过于恐惧地震选择直接跳窗逃生。结果楼没塌,人却因为跳楼摔死了。

  面对地震,如果我们身处高层建筑的较高楼层之中,掌握合理的应对方法很重要。

  首先我们要明确的是,现行的建筑设计标准,对建筑物的抗震设计都进行了要求。建筑物需要满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的要求。这一要求根据设计地区的历史地震情况,要求设计的建筑在受小震影响后不会损坏或不需修理仍可继续使用;在中震作用后可能产生一定的损坏,但经一般修理或不需修理仍可继续使用;在大震作用时,可能产生重大破坏,但不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

  假如建筑都满足现行规范的要求,在大震作用下也不会发生倒塌,那显然身处高层也不会特别危险。这种情况下,注意保护好头部等脆弱部位,以免被异物砸伤。尽量待在封闭固定的区域,等待地震过去,就可以最大程度地保护自己的身体健康。

  不过,“大震不倒”虽然是我们的设计准则,但也不是说现有建筑就绝对不会发生倒塌。一种可能的情况是,地震的烈度特别大,超过了该地区大震的设计烈度。这种情况虽然罕见,但每次发生都会成为非常惨烈的自然灾害。例如汶川地震烈度达到了11度,远超当地的设防烈度,带来了非常惨重的人员伤亡。

  另一种可能的情况是,所处的高楼本身质量上存在缺陷,甚至是“豆腐渣”工程。在2008年汶川地震之后,国家加强了对建筑防震设计的审核,建筑整体的防震性能都有所提升。但2008年之前建成的建筑,其抗震性能并不是特别的有保障。

  在地震发生时,除非可以在十几秒内迅速跑到户外开阔地带,否则就谨记“就近躲避”原则。

  选择躲避区域时,尽量选择卫生间等封闭狭小,靠近水管、可以形成稳定三角形空间的区域,注意保护好自己的脆弱部分,免遭落石砸伤。

  当建筑垮塌被掩埋之后,如果可能,第一时间将身体调整为较为省力的姿势。等待外界传来搜救信号后,通过敲击石头等方式进行回复。

  

  地震自救(图片来源:Veer图库)

  在灾害面前,每一个生命都很宝贵。

  希望大家切记,地震发生时,假如你住在建筑高层,不要往上跑也不要往下跑,就近找到最合适的避险地点,才最为重要!

  当然,最希望的是,大家都用不到这个建议。 

责任编辑:科普云

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