臺灣位於板塊交界帶,因此多地震,危及居民的生命安全,因此我們決定研究怎樣的地震對建物的破壞最為嚴重?以及常聽到的建物防震措施是否真的能夠達到防震的效果?

 

X博士摘要說明】

  1. 探討不同振幅之地震對建倒塌情形的影響。
  2. 探討地震對不同建物結構的影響。
  3. 探討地震對加裝滾動鋼珠之建物的影響。

 

第 55 屆 國中地球科學科作品

題目:扭一扭,地震滾出去!

作者:新北市立自強國民中學的同學們

 

【摘要(原文)

14 種建物模型在不同條件下晃動情形與倒塌時間實驗得知:
SS1 的倒塌率約 21%及倒塌時間平均 55 秒,垂直 RC1,水平 RC1 和垂直 RC5 樓層愈高倒塌率愈大且塌時間愈短。SS 模型加防震貼片或用滑軌皆可延長倒塌時間並降低倒塌率,SS、垂直 RC 和水平RC 三類模型加裝滾動鋼珠都能藉由滾動消耗地震能量,明顯降低倒塌率,且加裝滾動鋼珠適用於易發生低頻地震的臺灣北部 SS RC 建物與易發生高頻地震的臺灣東部 RC 建物。各種模型多是振幅愈大塌率愈大,但某些模型在特定頻率最容易倒塌。SS 本體具韌性,藉扭轉與搖擺消化地震能量,再加入滾動鋼珠,都可以消耗水平震動與上下震動的地震能量以大幅降低倒塌率,並延長塌時間,是本次研究認為最有效的制震方式。

 

X博士步驟說明】

R C就是鋼筋混凝土建築Reinforced Concerte,這是一般台灣最常用,也是目前技術最成熟的建築結構。

SS就是鋼骨結構(Steel Structure,鋼材強度比較高,且尺寸及重量都較混凝土來得輕巧許多。

 

  • 建物模型名稱定義

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  • 地震對不同建物材質(SS1 相對於垂直 RC1、垂直 RC5、水平 RC1)的影響

投影片3

SS1 建物本體具有韌性,地震比較不易破壞整體結構,藉由扭轉形變與搖擺的方式來消耗地震的能量。

 

  • 地震對加入滾動鋼珠的建物之影響

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任一振幅的地震加裝防震措過皆可降低建物倒塌率,尤以加裝鋼珠效果最佳;然而只有加裝鋼珠才能有效降低所有頻率的地震。

 

數據分析與結論

實驗中多數模型是振幅愈大,倒塌率愈大;但每種模型有其特定容易引起倒塌的頻率,此為共振現象的影響,如類 RC 模型多以 6Hz 時的倒塌機率最大。
判斷類 SS 建物本體具有韌性,藉由扭轉形變與搖擺的方式來消化地震的能量較不易破壞整體結構,所以較不易倒塌或能支撐較久的時間,若再加入滾動鋼珠可以消耗地震能量以大幅降低倒塌機率,且延長倒塌的時間,是本次研究認為最有效的制震方式。

 

以下是評審給的評語

投影片5

 

X博士評語】

實驗中多數模型是振幅愈大,倒塌率愈大;但每種模型有其特定容易引起倒塌的頻率,此為共振現象的影響,另外加裝防震措施可降低建築物的倒塌率,尤其以加裝滾動鋼珠最有效,未來希望可以應用在台灣的建築上。