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建築研究簡訊第102期 《業務報導》

大型室內家具與電器之震災安全防護試驗

地震時大型家具傾倒、掉落除了會直接造成人員受傷,亦可能間接堵塞避難路徑或是引發火災,而導致更嚴重的傷亡情況,故絕不可低估其帶來之影響,因此本研究透過模擬地震動之動力加載,以振動台試驗確認防震措施對大型家具之防護效果與適用性。

 

一、實驗試體選定

根據本年度花蓮地震的問卷調查結果,顯示在沒有固定的情況下,書櫃及衣櫃損壞比例超過八成,是傾倒時容易造成危險的大型家具,故將兩者列入實驗對象。調查結果顯示電器用品損壞的比例約4~6成,其中損壞程度高到低:冰箱>洗衣機>微波爐,因此將三者皆列為實驗對象,而調查本次地震人員受傷情形,其受傷主因約4成為玻璃或碗筷餐具碎屑割傷所致,佔全部受傷主因之最,故選定電視與餐具櫃,其中餐具櫃於實驗時內部擺放陶瓷碗筷、盤子、碟子等物品,以接近真實的情況。防震措施部分,則選定伸縮桿、防震墊片外、櫥櫃安定條等,並改良市售產品,增加自製L型固定器做為實驗項目。

 

二、試驗框架架設

配合振動台長寬300cm的平面尺寸,以I型鋼所組構的實驗框架,平面長寬為260*260cm,高度則為240cm。樓層高度的訂定,主要考慮大型傢俱高度約在180cm左右,而伸縮桿最長距離為50cm,所以訂為240cm(如圖1所示)。

    在鋼框內疊砌磚牆,以模擬家具靠牆擺設之邊界條件。實驗時,以垂直磚牆方向進行震動加載(如圖2所示)。此外,為了模擬實際的地坪,先以輕型鋼搭建地樑後,再依序堆疊鎖固鋼板、混凝土板等,最後打底鋪貼磁磚,使整體更接近一般住戶家中所使用的磁磚地坪。地毯地坪實驗時,則直接將地毯黏附於磁磚上進行。天花板部分一樣使用輕型鋼做為底樑,並舖定加厚兩層的七分木心板,做為模擬樓板之用。本試驗所模擬之室內擺設如圖3所示。

 

圖1.實驗空間框架

圖2.試體配置方式

三、加載輸入參數

加載輸入以正弦波為主,頻率共分為0.5Hz、1Hz、3Hz,分別模擬大約於建築物20樓、10樓與3樓之樓板震動頻率。設定輸入之最大加速度則比照氣象局震度,由50gal起向上增加,加速度歷時則設定共震動30秒,前後設有5秒之漸增漸減區段,中間15秒反覆震動所設定之加速度值。

 

四、試驗結果

試驗震動加載後,詳實記錄家具原始狀態、散亂、位移、傾倒、位移量等狀況,而試驗後之實際情形如圖4所示。本次試驗結果可歸納如下:

  1. 大型家具如書櫃、衣櫃、冰箱等,施加防震措施後,抗位移能力可自200gal(震度5強震 80~250gal)提高至400gal(震度6烈震 250~400gal)以上,效果顯著,而不同的市售防震措施(如伸縮桿、安定條、L型固定器等)效果差異不大,而若採施打矽利康於大型家具邊緣與牆壁接縫處之固定方式,則能有效提高耐震抗滑能力至600gal(震度7劇震 400gal以上)。
  2. 小型家具如餐具櫃、文書櫃等,施加防震措施之抗位移能力能提高至300gal以上,建議可採安全扣帶或L型固定器等方式來施做。
  3. 電視等家電若無防震措施,約至300gal以上便發生傾倒現象

    ,容易造成玻璃碎裂,導致人員傷亡且嚴重影響逃生路徑,建議可採鐵線或微晶蠟方式進行固定,能有效提高抗位移能力至500gal以上仍無傾倒產生。

  4. 地坪材質對家具之防震能力影響很大,地毯的抗位移力明顯優於一般磁磚,若能再搭配前述適當防震措施,能有效提高大型家具之抗位移能力至600gal以上。

 

 

  

 

 

 

 圖3.模擬室內擺設試驗圖                    圖4.書櫃傾倒損壞及內容物散落