減災防災優先—嚴格把關 讓不能倒的建築不會倒

醫院是救命的中心,學校可以當作避難所,
關鍵在於嚴格把關施工品質,
才能讓良好的結構設計,發揮預先「減災」的效能。

醫院是救命的中心,學校可以當作避難所, 關鍵在於嚴格把關施工品質, 才能讓良好的結構設計,發揮預先「減災」的效能。

二○一八年二月六日凌晨,花蓮發生芮氏規模六點四的強震,導致統帥飯店、雲門翠堤大樓倒塌,而花蓮慈濟醫院急診大樓「合心樓」為隔震系統大樓,沒有任何損壞,立即發揮救人的功能!

事後我們對當時在那裏的醫護同仁進行問卷調查,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八十八個「隔震器」上,就像汽車有輪胎及避震系統一樣,可以達到減震及避震功能;○二○六地震後,現場泥土遺跡顯示合心樓曾經前後左右位移達二十幾公分,但事後調查整棟樓裏只有一個設備稍微移動而已。

臺灣首見,隔震醫院建築

慈濟醫療志業是臺灣第一個使用隔震系統的醫療機構,最早採用的是臺北慈濟醫院,使用數量最多、規模最大的是臺中慈濟醫院,但第一個完工啟用的隔震醫院建築,則是二○○五年三月落成的花蓮慈濟醫院合心樓。

慈濟醫院採用隔震系統,緣起於九二一地震後,上人巡視災區,看到當地一些醫院受損沒辦法正常運作,病患也無法受到應有的照料,感嘆:「醫院是救人的地方,怎麼反而損壞,讓病人都在外面!」隨即指示營建處設想,有沒有什麼建築手法,讓醫院在大地震時還能正常運作?

隔天我回到母校國立臺灣科技大學的圖書館找資料,看到營建系黃震興教授編寫的兩冊隔震建築物報告書,一時如獲珍寶!迅速讀完後,就前往黃教授研究室說明來意,教授很快地找出南加州的箭頭地區醫療中心(Arrowhead Regional Medical Center)的案例:一九八九年洛杉磯發生大地震時,該院開刀房正在進行手術,醫師只感覺有晃一下,仍然繼續開刀,等到手術完成後走出醫院,才知道外面建築物損失慘重!

我拿了那篇文獻做報告後,上人慈示我們趕快引進。隨即由慈濟基金會副總執行長林碧玉率領建築委員、顧問、結構技師、建築師及營建處人員,飛往加州參訪那家醫院,並拜訪隔震器製造商。專業廠商告訴我們:隔震層設置位置有兩種不同方案,第一種是設在地下的基礎交界層,建築物地下室的周圍需要留一定空間做為隔震縫,一般是前後左右各留六十公分;另一種是做地上層,大多是設在二樓的位置。後來慈濟採用第一種方式。

因為是第一次引進隔震建築,我們慎重地邀請臺大土木系張國鎮、蔡克銓,及臺科大營建系的黃震興三位教授,作為隔震結構設計的顧問群,並前往日本觀摩學習。由於臺北慈濟醫院樓高十七層,整個建築體很重,所以橡膠隔震器不只加大尺寸,也採用多顆鉛心隔震器,利用鉛極佳的延展性,可消耗更多地震能量;此外臺北醫院因建築造型關係,還多加油壓阻尼器及環形彈性阻尼器,以降低建築物不對稱的轉動與晃動速度。

除了使用隔震技術的大型醫院建築,慈濟的其他建築也特別講究堅固安全,例如玉里慈濟醫院新大樓,樓層不高,且院內精密儀器相對少,雖然不需要採用隔震技術,但我們還是把它的梁柱結構體設計得很粗壯,迄今經過幾次地震都平安。我們重視的是人在醫院裏面的安全,這是不能打折的!

臺中慈濟醫院施工時,使用了多達四百五十五個隔震器(藍色部分),外加八十八個阻尼器,是全臺規模最大的隔震醫院。(攝影/曾東勝)

減災工程,所幸來得及

學校援建也是同樣的道理,兩年前在進行花蓮的「減災希望工程」時,我們拆除了國風國中的兩棟老舊教學樓,如果那時不拆除改建,它們遇到○二○六強震時很可能就倒塌了!

主要是國風的校地早期是沼澤地,而且先建一樓,之後再擴建加蓋二樓,也就是俗稱的「老揹少」。當時我們走在老舊教室走廊,由中央區樓梯上到二樓時,竟然還要下兩階才能走進教室,落差約三十公分的高度,讓我們很驚訝老校舍怎麼會是這樣的建築?

它們看似同一排教室,實際上是不同時間蓋的三棟建築,因為座落在軟弱土層上,所以呈現不均勻的沈陷。而且它的構型和九二一地震時,大量倒塌的舊式校舍一樣,都是「單跨」的:教室左右只有兩根柱子,只要其中一根斷裂就很危險。

因此在建設新教室時,我們把底下的軟弱土全部挖掉,換上支撐力良好的新土層;在最糟糕的中間棟,底下軟弱土厚度將近四公尺,我們把軟土層挖掉,做成地下的階梯教室、運動中心。如此一來,整棟新教室的地基就座落在堅固的礫石層上,不再像以前會發生沈陷現象。

改建之後,國風國中新校舍平安度過○二○六強震,沒有傳出災情或沈陷現象,可見當時決定改建是對的。

學子安危,不能受威脅

九二一地震後,臺灣的建築技術及規範做了大幅度改進,如今減災希望工程的援建學校並不像「九二一希望工程」那時的情境一樣,只有採用鋼骨鋼筋混凝土(SRC)工法才能安心。就專業角度來看,用鋼筋混凝土(RC)蓋房子是沒有問題的,真正關鍵在結構設計及施工品質的管理。現在我們的建築在十分必要的地方才會用SRC工法,如臺北、臺中慈濟醫院。

而五十一所希望工程學校樓層都不高,為什麼要用SRC呢?有些學者專家不以為然,但上人是從宗教家慈悲的角度,要的是最安全的方案。為此,當年我們曾經召開結構專家討論會,建築師、結構技師、營建相關業者、教授齊聚一堂論辯安全的建築結構。

「不能讓小孩子在裏面,生命受到威脅,什麼建築最安全?」上人提出建築安全問題,大家熱烈發言:RC、SC、SRC這三個建築工法,好好施作都能確保安全,可是還要加一個「最」字喔!那時結構技師柯鎮洋作了比喻:「鋼筋混凝土建築就像一般的雨傘,讓你不會淋到雨,鋼構建築物就像五百萬的大傘,遮兩個人沒有問題,而鋼骨鋼筋混凝土,就是一千萬以上的傘……」

於是上人指示採用SRC工法建設九二一希望工程學校。真正的SRC,要求的鋼骨及外頭包覆的鋼筋混凝土都要有結構的力學作用,就算把鋼骨拿掉,混凝土本身就要有抗震能力。

但九二一地震後,很多建設公司興建鋼骨結構大樓以吸引顧客,而國家也有許多重大建設需要使用鋼骨;建材的欠缺,是二十年前慈濟希望工程面臨的大挑戰;所幸我們及早和鋼鐵公司進行了集中採購,才能圓滿完成數十所學校重建之重責大任。

慈濟很重視施工品質,這也讓我們營建處同仁做得很「幸福」,好比九二一希望工程的某個學校施工時,發現缺失還沒改善,包商就澆灌混凝土了,怎麼辦?廠商的現場人員說有改善但忘了拍照存證,也沒有見證者。那就只能全部拆除重做!地面樓板還有梁全部敲掉,已用上的混凝土及鋼筋全部報廢!

要下這個決定是很難的,廠商當然會反彈,原本只要一塊錢可以完成的工程,若敲掉重做,花三塊都不一定能做好,等於成本增加為三倍以上!但碰到這種無法證明合格的情況,必要時還是要忍痛下令打掉重作。

現在臺灣的建築技術與規範很成熟了,不需要每個建築物都用SRC,重點在於我們對設計、施工的要求,就算在海外及大陸地區也一樣,只要是發生過強震災害的地區,援建學校的工程品質絕不能輕忽,依舊是嚴格把關。

回想九二一地震,我感到當時臺灣真的很有福報,因為它是發生在深夜,學校裏沒有人,如果像汶川地震在白天爆發,一個學校幾百位學生,很可能都被埋在裏面。

證嚴上人常說:「有兩種建築不能倒,一是醫院,一是學校。」因為醫院是救命的中心,學校在災難時可以當作避難場所。目前國內不管大的或小的建築工程,設計的手法、結構系統、材料的要求等等,都比以前好很多了!但關鍵仍在施工的品質,唯有堅持嚴格管制每一施工步驟,才能讓良好的結構設計,發揮預先「減災」的效能,確保不能倒的建築不會倒。