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地震工程科技,耐不耐震...電腦知道?

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。

電腦在樓房興建過程上的應用

電腦原名「電子計算器(Computer)」,是運算數字的工具。在電腦尚未普及前,工程師設計一棟建築物,須在製圖桌上一筆一畫地繪製,雙手滑動「計算尺」執行數字運算。一旦工程計劃改變,即便只是小小的差異,相關的繪圖與計算工作都得重頭來過。

隨著電腦的普及與軟硬體的進步,1980年代開始,繪圖過程與費時的計算工作,漸由電腦取代。不過,電腦再快的運算功能,終究只是運算工具,工程師對電腦計算數據「是否合理可行」的經驗判斷,才是關鍵。

電腦在耐震設計上的應用

一棟大樓的興建,需要多種專業合力才能完成,例如:負責空間規劃與建築造型的建築師、負責水電設備的機電工程師、負責工程設計的土木工程師以及負責施工業務的工地主任。

其中,與建築物耐震設計關係最密切的,就屬土木工程師。

土木工程師取得建築空間規劃圖後,會先將建築造型合理地簡化,例如去除玻璃帷幕牆、陽台、招牌等非結構體,而僅保留它們的重量;接著,初步估計建築物所需的梁柱尺寸,然後將簡化後的建築模型輸入電腦,計算建築模型是否符合相關規範。若合於規範,則可嘗試縮小梁柱尺寸,以減少建材花費﹔若不合於規範,則增大梁柱尺寸或變更設計,直至建築模型合於規範為止。