【基督徒建築師教你怎麼看「結構」】人如大樓如何防震？　建築跟生命都需要的韌性設計

設計階段的梁柱受力分析案例。圖為馬祖衛理堂設計圖。（謝偉士建築師提供）

記者/作者: 論壇報編採　日期: 2018-02-22　

◎謝偉士（建築師、中華工程仲裁協會仲裁人）

地震對房子的影響，常專注在結構上，各式報導中談到了牆壁量不夠多、樑上被穿孔、補強鋼柱太細…等等缺失，是這些造成房屋倒塌的嗎？

「結構」就好像我們體內的骨骼，維持人體各部在固定位置的形式。例如一不小心小腿骨折，有再健壯的肌肉都無法發揮原有的強度，嚴重時甚至小腿形狀都無法維持。結構可以說是維持建築的核心框架，但鋼筋、水泥、砂石只是材料，需要透過有效的安排，組成抵抗外力的系統，加上牆壁門窗屋頂包覆，才成了遮風避雨的房子。如果屋頂破了也許漏水、窗戶壞了也許擋不了風，但結構如果壞了，房子立刻變形坍塌。

地震力超過結構規範怎麼辦
花蓮0206地震鑑定工作尚在進行中，對於倒塌建築物是否設計有疏失、營建過程或使用變更是否不當，斷層帶禁限建政策是否不足等，有很多猜測，各方說得鑿鑿有據。但人造物抵抗地震的能力終究有其極限，以花蓮這次地震震央傳遞到米崙斷層時的加速度，突然有陣大脈衝超過興建年代的結構設計規範，讓人反思當年的國家規範是否不足。

目前耐震規範依數據紀錄推算，只能按回歸期機率猜測，人類對大自然力量的認識非常有限，越探究就越發現我們在地球上能控制的少之又少。萬一地震力大到無法承受時，結構設計是讓損害的位置在預期的方式釋放能量，以爭取更多的逃生時間。如花蓮七星潭大橋來說，完工通車四年多，在這次地震過程中，橫向地震力超過負荷，橋墩外圍混凝土破壞，但鋼筋仍圍束核心柱墩，保住橋面不致崩落，這是結構設計發揮了預期功效，並非偷工減料。

七星潭橋墩結構發揮作用，保住橋面安全，並非偷工減料。（邱明昌建築師提供）

最佳韌性結構
結構在預期中的破壞形式，可以說是「小震不壞、中震可修、大震不倒」的韌性設計原則。也就是在外力衝擊下結構可能會先變形，更嚴重可能局部破損，但還不至於全面崩解。其實人類沒有能力建造足以對抗地殼板塊運動的房子，就連核電廠、核爆避難所也有極限。早年房屋設計偏向硬碰硬的對抗地震，但營建科技日益進步，當代建築則是讓建築物具有韌性，以柔克剛，允許房子有一些的變形，或少部分破壞以釋放地震力，保全整棟房子的安全。

我們的生命也需要韌性設計，強化自己應付各樣的衝擊與挑戰，也許受衝擊的是我們的家庭、工作，甚至精神情緒，但如何在這些外來衝擊發生時，能夠敏銳察覺、能夠承受、抵抗，當抵抗不了必須放棄時候，還能保命逃生，重新再站起來。

房子也需要健檢
有些房子結構強度不足，是因為建材老化或施工不當，如海砂屋、外牆磁磚掉落，甚至有些結構經歷多次地震，強度已經破壞到了臨界點，岌岌可危。但會造成危險的不只有結構，建築物還包含非常多的安全設施，如逃生樓梯、窗台、扶手、避雷、消防設備等等細節，每一項疏失都足以致命，房屋跟人一樣需要定期健檢。

身體健康如果亮紅燈，我們會想辦法改善，但房屋健檢的推動卻成效不彰，即使政府以獎勵措施誘導民眾健檢，卻因為住戶擔心房價下跌、擔心違建遭查報，寧願隱瞞病因，伺機高價脫手。都市更新或危險老舊建物重建政策是近年營建署推動重點，但遇到釘子戶與獎勵大餅分配糾紛，海砂屋無法強拆等阻力，費盡社會成本卻頓足不前，因此「抗震」是全民共同的責任，是國民品格提升的挑戰。

找出隱藏的斷層帶
隱瞞房屋病因，只是單獨的建築物，但隱瞞斷層帶所帶來的風險更大。

每棟房子在地球上的條件都是獨一無二的，即使相同的地震力，也會因為土壤差異，對地上的房子產生不同的震動結果，這也就是為什麼每棟房子都必須量身訂做，單獨設計。如果房子站在軟弱的土層，我們還可以想辦法穩固基礎，克服地下支撐力不足的問題，但是房子若蓋在斷層帶，卻是讓自己暴露在地震力放大的風險裡。

斷層是大地科學陸續調查發現的岩石破裂面，斷層雖不會亂跑，卻持續會有新的斷裂面出現。地震不一定在斷層帶發生，但斷層是地殼能量釋放時相對的軟弱帶，最有可能造成房舍破壞的區域。如果發現了斷層帶卻因為經濟發展或私利而隱匿不公布，後續可能的災害將更為嚴重。

生命的鍛鍊也是如此，要穩固又具有足夠的韌性，在應付大大小小、四面八方的衝擊時，能禁得起打擊又能重新站立。每個人都是獨一無二，環境和條件完全不同，在建造生命時需要特別謹慎，與高風險的斷層帶保持距離，也正視自己生命中軟弱的區域，籌畫出可靠的因應策略。