舊網球變身隔震裝置(Base Isolation System) @ BENEVO台灣部落格之科技應用。創新與分享

科學家發現能用「物體滾動特性」來製作隔震裝置，材料竟是不要的舊網球，而這方法已被用於5000前的秘魯金字塔......。

地震無法預測，但工程師可以未雨綢繆。某些高風險地區的建築，會在地基設置隔震系統，例如美國舊金山市政廳用水泥、橡膠和金屬組成的複雜結構，透過吸收大地的水平震動來減少地震的破壞，就像汽車的避震器。

但這樣的建築結構造價高昂，加州大學洛杉磯分校的工程師張簡（Jian Zhang，音譯）說，設置隔震系統有可能使營建成本提高20%。雖然長期來看，設置這些系統利大於弊，但有些營造商在地震頻繁地區建造之初，不見得有這些預算。

建築物是否有隔震或避震效果十分重要，但這樣的結構技術大多十分昂貴。目前科學家發現一個簡易又便宜的替代裝置。

現在有一種新的隔震方法，運用物體的滾動特性來製作簡單又便宜的替代裝置，且材料很容易取得：回收舊網球。蘇黎世聯邦理工學院的地震工程師瓦西留（Michalis Vassiliou）說：「打網球的人很多，但大家都不知道這些舊網球有何用途。」

瓦西留團隊提出的方法是基於一種古老隔震方式，就像玩滑板的人在半管式滑道的U型池邊會靜止下來，晃動的建築也可以藉著滾動而靜止下來。滾動式隔震法是把球體或圓筒置於凹槽，再把這層凹槽設置在建築物和地面之間，可以把無規則的水平晃動轉變為緩和的搖擺運動，並透過摩擦力進一步減少震動。這個方法被用於5000年前的秘魯金字塔，但今天的營造商偏好昂貴、標準化的隔震系統。

研究團隊在去年9月的《建構環境前瞻》（Frontiers in Built Environment）詳述這項現代滾動隔震法。他們從鄰近的網球俱樂部取得失去彈性的網球，把水泥般的混合物注入數百顆的球中。接著建造出價格低廉的原型：把四顆經過填充的網球夾在兩層水泥板之間，並模擬地震晃動，發現每顆球可以承受8000牛頓的力，相當於一層樓房屋的隔震系統可能承受的力的兩倍。這些球中必須含有精準的填充物份量（研究人員是用奶油擠花袋來填充網球），才能減低震動而不至於破裂......

Reference: https://www.bnext.com.tw/article/67665/tennis-ball-earthquake

耐震、減震、隔震？一次搞懂建築耐震原理！

板塊運動使全世界許多國家與地區，同樣面對地震隨時來襲的威脅，各國政府莫不謹慎因應，擬定相關防震救災計劃。另一方面，都市發展下，越來越多人口集中於都市，促使建築物越蓋越高、交通道路日易繁忙、橋梁與管線日易複雜。因此，地震工程科技必須不斷地提升，以因應更多樣、更有效的地震安全需求。

地震工程科技涵蓋的層面很廣，除了建築物的耐震科技之外，還包括橋梁、電廠、鐵路、醫院、自來水、瓦斯管線等耐震技術，以及利用電腦運算技術快速評估地震災情，以便在最短的時間內提供救災資訊等。大體而言，凡能減輕震災程度，迅速恢復社會機能的工程技術和資訊傳播，都屬於地震工程科技的範疇。

樓房建築耐震原理

地震震度與建築耐震能力，可用水桶和水族箱來類比：水桶中的水如同地表震動能量，水越多，震動能量越大；水族箱的容量如同建築的耐震能力，容量越大，耐震能力越大。下文藉水桶與水族箱的關係來說明耐震建築、不耐震建築、減震建築、隔震建築、補強建築等原理。

耐震建築：如同水族箱容量夠大，即使水桶中的水倒盡，水也不會溢出水族箱。耐震建築是依據新版規範興建的，建築具高標準的耐震能力，大地震發生時，建築不會輕易倒塌。
不耐震建築：如同水族箱的容量過小，水桶中的水倒盡時，水會溢出水族箱。不耐震建築會在大地震時倒塌，不耐震的原因可能是施工不良，或者是興建當時的規範標準較低。

減震建築：在水族箱底部裝設一個水龍頭，桶中的水倒入時，同時將水龍頭打開，水龍頭的排水功能能減緩水位上升速度，水溢出箱外的機率極低。加裝減震裝置的建築，如同水族箱加裝水龍頭一樣，發生大地震時，減震裝置可以消散部分的地震能量，減小建築的振動。
隔震建築：水族箱上方加裝雙導管漏斗，水桶裡的水倒入水族箱時，大部分的水從粗導管直接排掉，僅有少部分經由細導管進入水族箱，因而水溢出箱外的機率極低。隔震裝置對建築的功用，如同雙導管漏斗，能過濾掉大部分的地震能量，大幅減輕地震對建築物的衝擊。