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房屋抗震等级一般是几级(浅谈低楼层真的比高楼层更安全吗)

地震发生时,大部分人都会觉得低楼层应该比高楼层更容易逃生,其实不然,在一些特殊情况下,低楼层或许比高楼层的生存率更低。这是为什么呢?

房屋抗震等级一般是几级(浅谈低楼层真的比高楼层更安全吗)(图1)


地震是怎么让房屋倒塌的?

要搞清楚这个问题,就得说说地震的时候,房屋是怎么倒塌的了。

地震是由于地球上板块与板块之间相互挤压碰撞,造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂,而造成的震动。据统计,每年地球上都会发生500多万次的地震,只是绝大多数的震感都很弱,或者距离震中太远,所以人们都感觉不到。

而且,地震的等级也被分为了12级,不同的等级,所带来的破坏力也是不同的。

房屋抗震等级一般是几级(浅谈低楼层真的比高楼层更安全吗)(图2)


在3级以下的地震,称为弱震或微震,通常只能感受到悬挂物体的轻微晃动,并没有什么危险;

4—6级时,称为中强震,汽车也会发生晃动,严重的话木墙或窗架会出现裂缝;

当达到6级以上时,砖石墙就会发生倒塌、树枝断裂等情况,例如曾经的“5.12汶川地震”就是属于8级以上具有毁灭性的地震,破坏性就会更强。

虽然现在大多楼房的抗震级别都能达到6—7级,但并不能保证,在地震来临时楼房就是绝对安全的,特别是在一些楼层达到几十米以上的建筑,在遇到较强的地震时,都会面临房屋坍塌的风险。

房屋抗震等级一般是几级(浅谈低楼层真的比高楼层更安全吗)(图3)


导致楼房倒塌的因素有很多。其中影响比较大的,就是受到波动而发生倒塌。

地震波也分为两种,分别是导致房屋建筑前后摇动的横波,还有导致房屋上下摇动的纵波。房屋受到不同方向来的力导致承重改变,受力不均匀,进而振幅扩大,超出了房屋能够承受的范围,导致崩塌。

房屋抗震等级一般是几级(浅谈低楼层真的比高楼层更安全吗)(图4)


房屋坍塌也并不是单方面造成的,往往都是纵波和横波的共同作用。

纵波的传播速度很快,可以达到每秒5—6千米,而横波相对慢一些,速度在每秒3—4千米左右,所以一般都是从纵波到横波的过程。

于是我们会发现,地震中的房屋会先上下晃动,然后再左右晃动。而且,纵波的质点是左右运动的,虽然传播速度快,但破坏力比横波弱一些,所以在横波来临前是有机会逃生的。

那么,在地震时,高楼层和低楼层哪个更安全呢?

房屋抗震等级一般是几级(浅谈低楼层真的比高楼层更安全吗)(图5)


不同楼层的危险

很多人觉得,低楼层一定比高楼层更安全,这可未必。在一种情况下,高楼层的危险系数反而要比低楼层稍低一些,为什么这么说呢?

因为高层建筑为了保证整个建筑的稳定性,所以地基都比较深。如果在地震中,遇到的是会让建筑上下摆动的纵波,虽然高楼层的摇晃程度会更强,但与此同时,大楼的根部也会随着发生晃动。所以无论震级的大小,楼房最大的剪力和弯矩,其实都会发生在低层。

房屋抗震等级一般是几级(浅谈低楼层真的比高楼层更安全吗)(图6)


这时候,高层的建筑就会整体垂直向下塌陷,位于底层的建筑层反而最容易被掩埋。但有了低楼层作为缓冲,高楼层实际上受到的损坏也会比低楼层更低一些,反而危险的就是楼房的低层了。

而且,留给人们的安全空间也会更小,很难找到生存空间,需要等待救援的时间也会更长。

房屋抗震等级一般是几级(浅谈低楼层真的比高楼层更安全吗)(图7)


除此以外,让绝大多数人都认为,低楼层会比高楼层更加安全的原因是,地震来临的速度都很快,人们只有几分钟,甚至几秒钟的时间逃跑,所以基本只有在1到3层的居民最容易逃跑。

这确实没错,但于此同时还要考虑到其他因素。“黄金12秒”相信大家都听说过,但并不是说只要在12秒内迅速逃离建筑就安全了,人们还必须躲到空旷的场地上,否则就算躲过了房屋坍塌的危机,高处坠落的杂物以及建筑碎片,也随时可能砸伤地面的人群。如果遇到大地震建筑物坍塌,那么也有被房屋掩埋的可能。

房屋抗震等级一般是几级(浅谈低楼层真的比高楼层更安全吗)(图8)


再来看看高楼层的危险有哪些?

在地震中,高楼层还会产生一种“鞭策效应”,简单来说,就是在用力甩动鞭子时,往往都是辫子的末端摇晃得最厉害。同理,越是高层的地方,受到的惯性作用越大,晃动也会更加强烈。

而且,在受到横波的影响下,高层建筑物也更容易发生断裂或是倾倒。

房屋抗震等级一般是几级(浅谈低楼层真的比高楼层更安全吗)(图9)


与此同时,在高层楼的逃生方式并不多,甚至可以说,在地震来临时,盲目的逃跑才是最危险的,不如快速寻找家里最近的,可以保护自身安全的位置进行躲避,这样才有更高的生存率。

不过,如果高层建筑不幸塌方,楼层一般也都是往下坍塌的,很少出现直接向侧方倾斜坍塌的情况,那么高楼层建筑也会更完整一些。而且,高楼层塌方后叠加的建筑碎片以及物品也会更少,在地震后的救援工作中,救援人员能更容易找到高楼层的人群。

房屋抗震等级一般是几级(浅谈低楼层真的比高楼层更安全吗)(图10)


所以说,高楼层和低楼层存在的危险度都是一样的,只是所带来的危险不同,

没有谁是绝对安全的。


摩天大楼的“震楼器”

到2021年为止,我国超过200米以上的建筑就有800多座,其中,高度超过300米的也有近一百座,高层建筑的数量稳居世界第一。那么,这些上百米的摩天大厦都是如何抗震的呢?

为了达到防风抗震的效果,大厦一般都会安装上阻尼器。阻尼器也被叫做阻尼装置,建筑中的阻尼器可以减弱震感,保障建筑的安全。

房屋抗震等级一般是几级(浅谈低楼层真的比高楼层更安全吗)(图11)


比如上海中心大厦所采用的阻尼器。在大厦距地面584米的地方,设计了高达7.7米,重达1000吨的阻尼器,这款阻尼器由12根吊索、质量块、主体保护系统和阻尼系统四部分组成,可以抵抗7级地震和12级台风。还有台湾省的101大楼,也设计了一个重达660吨的开放式阻尼器。

当强风来临时,阻尼器就会通过自身感应大楼的偏移方向,然后向另一侧摆动,与刮来的强风产生相反的作用力,抵消原本巨大的动能,从而保证大楼的安全。

房屋抗震等级一般是几级(浅谈低楼层真的比高楼层更安全吗)(图12)


在自然面前,人类的力量十分渺小。随着科技的不断发展和进步,人们研究出了可以预测地震、加强房屋抗震能力的技术。虽然在一般的地震面前,高层建筑的安全性还是较高的,但我们仍然需要掌握基本的生存技能,在遇到自然灾害时最大可能的求生。


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