遭遇地震,醫院如何持續運作?「隔震」是有效的抗震利器


圖 / 蔣正興、王哲夫提供  

近幾年來,臺灣地區地震頻繁,許多建案主打隔震(免震)設計,本文就來淺談醫院「隔震」,透過教具來認識隔震的效果,並推廣此有效的抗震利器。若其能夠施設於國內醫療等重要單位,則可為人民創造一個安全無虞的生活環境。

(影片來源:博學多文)

地震中醫院仍能持續運作的秘訣,隔震系統可設計於建築物的底部或低樓層,以保護上方的建築物

回顧21年前的921地震,當時災區許多醫院倒塌,病人無法獲得妥善安置,甚至許多醫院受損嚴重,醫護人員也無法進入。災後慈濟思考如何讓醫院可以在強震中不受損害的建築方法,讓醫院在地震中仍能發揮功能。慈濟終於在美國打聽到有一家醫院的醫師在1989年地震中仍順利完成手術,因為該醫院隔震系統發揮很好的功效,地震時醫師只感覺晃了一下,仍然繼續開刀,等到手術完成後走出醫院,看到外面建築物受損嚴重,才知道剛剛發生大地震。

隔震的技術是在地震能量傳輸至上部主體結構之前,便透過隔震系統隔離了大部分的地震能量。隔震系統可以設計於建築物的底部或低樓層位置,來保護上方的建築物。透過隔震系統中隔震支承墊的消能能力或整合其他消能元件,來降低隔震系統的變位反應。隔震支承墊可分為橡膠類、滑動類、滾動類等三大類,慈濟從國外引進鉛心橡膠支承墊,也是臺灣現有的隔震建築中最常被使用橡膠類隔震支承的一種。橡膠類隔震支承的內部如同蛋糕一般,以一層橡膠一層鋼板堆疊而成。天然橡膠支承可以透過額外的加工賦予較高的消能特性,在橡膠支承中央擠入鉛製圓柱,使支承在變形的同時也可以透過金屬的降伏行為增加消能能力,此橡膠類隔震支承稱為鉛心橡膠支承墊。當地震來時,隔震器雖能大幅降低建築物的震動,但整棟建築物是一起震動的,因此,在隔震層中就要特別留意管線配置以及預留搖晃的棟距,才不會使相鄰的建築物受損。

上圖為鉛心橡膠支承墊減震效果,下圖為鉛心橡膠支承墊的構造
上圖為鉛心橡膠支承墊減震效果,下圖為鉛心橡膠支承墊的構造

「鉛心橡膠支承墊」在地震時發揮隔震功能,使建築物不致損壞,醫院能正常運作

2018年2月6日的花蓮地震,地震災情主要集中在花蓮縣花蓮市,並導致17人罹難及多棟樓房倒塌,而花蓮慈濟醫院急診大樓「合心樓」為隔震系統大樓,仍維持醫療救治的功能,事後對當時在醫院值勤的醫護人員進行問卷調查,得知大多數人有感受到搖晃但並不強烈,那是因為合心樓坐落在88個「鉛心橡膠支承墊」上,在地震當時發揮隔震功能。0206地震後,現場勘察顯示合心樓曾經前後左右位移達20幾公分,但事後調查,醫院裡只有一個設備稍微移動而已。鉛心橡膠支承墊的隔震效果在此次地震中發揮了功效,建築物沒有損壞,醫院能持續正常運作。

利用鉛心橡膠支承墊教具,教導民眾操作教具,以思考隔震的原理

科博館與曙光共同研發鉛心橡膠支承墊教具,民眾在操作教具時,可以思考隔震的原理,如同地震時人站在滑板上,地表的震動會使滑板輪子與地表產生相對的運動,而不容易感受到地震的震動。透過操作教具來了解目前隔震相關知識,為什麼醫院的醫生能在地震中繼續作業,若能推廣此有效的抗震利器並能夠施設於國內醫療等重要單位,可為人民創造一個安全無虞的生活環境。

鉛心橡膠支承墊教具,左圖模擬有隔震的效果,右圖是沒有隔震的狀況。
鉛心橡膠支承墊教具,左圖模擬有隔震的效果,右圖是沒有隔震的狀況。
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本著作由本館研究人員所提供,博學多文團隊編輯製作,以創用CC 姓名標示–非商業性– 禁止改作 4.0 國際 (CC BY-NC-ND 4.0) 授權條款釋出。若需要使用本篇的文字、圖像等,請洽本館出版室。

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