從花蓮地震及天王星大樓倒塌介紹地震力即房屋結構基礎知識

因為工作的關係，我到了花蓮，上禮拜大地震的時候，我正剛好出門買咖啡跟早餐準備上班。

當我在7-11買咖啡的時候，突然感覺到在搖晃。起初以為沒有很大，幾秒之後感覺不太對勁，就趕快跑到馬路上面，這是我第一次感覺到這麼大的地震。本來以為花蓮的地震都那麼大，因為從以前唸書的時候就知道東部是地震帶。但我看到機車都倒了一片，玻璃櫃也倒掉碎了一地，就感覺到大事不妙。

我拿了早餐跟咖啡走回去宿舍，開始本著專業檢查梁柱是不是有受損，還好都沒有受損 就只是水塔爆掉而已，算是不幸中的大幸。因為我怕這次不是主震，所以就先出門看看情況再回去，果然過幾秒鐘又開始有很大的餘震，我站在馬路中央，因為這種震度人已經站不穩了，也不知道可以躲到哪裡去，只能站在馬路正中間。於是我親驗目睹老舊住宅的柱子混凝土不斷剝落，直到鋼筋全部露出來，搖晃的程度幾乎是在大一點就會倒了 ，還好最後沒倒，不然在底下收拾東西的阿公阿嬤可能就直接喪命了。

感受到沒感受過的垂直向地震

在發生大地震的前兩週，我跟朋友在吃飯，感覺到很微弱的地震，但是我能感受到這次地震的特殊性，也就是這次地震搖晃的方向是垂直的，這是身為高雄人的我從沒感受過的。

以我的專業判斷，這次的地震離震央很近，所以能感覺到是垂直的，只有在接近震央的地方才會感受到垂直向的地震。果然花蓮市離大地震的震央很近，而且震源就在離地面幾公里處，算是淺層地震，所以感受跟殺傷力都十分明顯。

地震規模與震度的不同

地震規模指的是地震能量的大小，對於建築物的破壞力有參考性，但還是要取決於震度， 當然我也相信地震規模不大的地震，就算在很淺層，持續時間也不會長到可以破壞建築物。

震度指的就是人的感受度，這是官方說法，但我不太會這樣定義震度，因為地震的感受跟我們在哪棟建築物裡面是有差異的，所以我還是喜歡用比較學理的說法，也就是用地表的尖峰加速度來定義震度。

因為台灣有廣設地表加速度計，所以我們可以很快地知道各地區的震度是多少，地表可以直接用馬路當基準，應該不會差太多，加速度就是每秒所增加的速度，以自由落體來看，加速度就是1g。這次花蓮地震在花蓮測到水平的加速度大約為0.4g，垂直的加速度大約是0.2g，有個概念即可。

建築物的結構與地震的關聯性

相信大家都知道牛頓運動定律F=ma，其實就是地震力作用的關鍵。a就是加速度，而且是相對加速度，也就是說如果整棟建築物跟地表加速度是一樣的，那整棟建築物其實都不會受到地震力的影響。但現實一定不是如此，假設一棟建築物有10層樓 那就會有10個加速度在作用，有個假設前提，就是我只考慮每層樓天花板來簡化說明，所以一樓受到的地震力就是一樓的重量乘以地表跟一樓天花板的加速度差，二樓的地震力就是二樓的重量乘以一樓天花板及二樓天花板的加速度差。前面說的只是各樓層自己的地震力，因為我們的建築物還是固定在地表，所以一樓的總地震力就是一到10樓的地震力加總，二樓的地震力是2到10樓的加總，也就是說一樓的地震力會是最大的。

天王星大樓倒塌的基本原因

從上面的論述可以得知，一樓的地震力會是最大的，但是一樓往往又是店面，所以牆的數量又最少，牆又是可以有效抵抗地震力的構件，當然還有其他更深入的問題，但是這篇文章就用最簡單的理論來說明就好。

總之這些因素就可以造成一棟頭重腳輕的建築物一樓的柱子被破壞，所以與基礎是否穩固的關聯性可能不大，天王星的破壞模式很明顯是一樓的柱子，尤其是三角形尖端的弱點斷掉而往一側傾斜。

天王星拆除工作的原理

拆除工作其實與力學有很大的關聯性，最大的問題就是如何在拆除時不讓建築物傾倒而造成二次傷害，現場採用用六隻Ｈ型鋼來支撐，支撐的角度也要經過專業的判斷。

因為拆除時建築物的重心會不斷地改變，有可能是因為有些地方比較好拆有，些地方比較難拆;也有可能是故意建築物重心往支撐的方向，可以減少調整支撐位置的次數。

也有看到有人問為什麼不是從下面開始拆？其實答案很簡單，就是從下面開始拆會讓底部更弱，更容易倒塌。