打造更安全的未來：海地地震防災研究新突破

科技 03-19

過去二十年間，海地經歷了兩次毀滅性地震的打擊——2010年與2021年。每一次災難都帶來了大規模的破壞：建築物化為瓦礫，社羣被迫遷移，生命損失慘重。這些悲劇之所以如此嚴重，主要歸因於設計不良的建築物普遍存在結構性問題，許多建築根本無法抵禦強烈的地震。

萊斯大學土木與環境工程博士後研究員 Marc-Ansy Laguerre 決心改變這一現狀。作為海地土生土長的居民，Laguerre 親眼目睹了這些自然災害帶來的破壞。他表示，經歷2010年那場奪走約30萬人生命的地震，更加堅定了他為祖國打造更安全未來的決心。

Laguerre 的學術之路始終圍繞著這一使命。在進入萊斯大學攻讀碩士並成為博士後之前，他先在海地國立大學獲得土木工程學士學位，隨後以傅爾布萊特學者身份前往匹茲堡大學，取得土木工程碩士學位以及拉丁美洲研究研究生證書。Laguerre 表示，他希望從事地震減災與教育工作，以保護脆弱社羣免受未來災難的侵害。

在萊斯大學，Laguerre 找到了他的導師 Reginald DesRoches，一位國際知名的結構工程師與地震防災專家。DesRoches 現任萊斯大學校長，此前曾擔任喬治·R·布朗工程與計算學院的威廉與斯蒂芬妮·西克工程院長，正是在此職位上，他與 Laguerre 建立了深厚的師生關係。

DesRoches 出生於海地首都太子港，他表示自己與 Laguerre 一見如故，並早早發現了他的潛力。即便在2022年接任校長後，他仍積極擔任 Laguerre 的顧問。「Marc 對打造更具韌性的海地充滿熱忱，他對地震減災的熱情既鼓舞人心又至關重要，」DesRoches 說道。「他致力於運用工程技術保護社羣免受未來災難的影響，這正是我們在這個領域所需要的領導力與創新精神。我毫不懷疑他的工作將產生深遠的影響。」

Laguerre 與 DesRoches 聯手工程公司 Simpson Gumpertz Heger 的 Mohammad Salehi，進行了一項全面的數值分析，評估海地鋼筋混凝土（RC）結構的地震脆弱性。他們的研究近期發表於《地震光譜》期刊，探討了成本效益高的加固方案，有助於提升建築物抵禦未來地震的能力。

「這些地震造成的破壞程度提醒我們，海地迫切需要更強、更安全的建築實踐，」Laguerre 表示。「不幸的是，許多建築，尤其是2010年之前建造的，並未考慮到抗震需求。」

研究聚焦於海地 RC 建築中常見的結構弱點，這些問題在住宅與商業建築中普遍存在。許多建築存在柱體加固不足、混凝土品質低劣以及側向負荷抗力缺乏等設計缺陷，使得它們極易倒塌。

「海地的建築大多是在缺乏地震規範的情況下建造的，」Laguerre 解釋道。「許多建築依賴於加固不足的薄弱柱體，這意味著它們無法有效吸收地震能量。當地殼震動時，這些結構會倒塌，而非彎曲或重新分配能量。」

為確定最有效的加固方法，Laguerre、DesRoches 與 Salehi 建立了四種常見海地建築型別的詳細3D電腦模型，範圍從單層住宅到多層商業建築。他們使用先進的工程軟體模擬地震力量，並測試了五種不同的加固技術。

這些加固方案的目標是讓建築物達到生命安全規範的表現水平，意味著在重大地震中，建築物可能會受損，但仍能保持完整，避免災難性倒塌。

「為評估每種加固策略在實際地震條件下的效果，我們應用了11種模擬地面運動——其中一種記錄於海地——代表地震期間的地殼運動，」Laguerre 說道。

研究團隊發現，所有五種加固技術都提升了抗震表現，但其效果因建築型別而異。對於住宅建築，最佳結果來自於結合鋼支撐與 RC 包覆的加固方式，這顯著減少了地震期間的結構移動。

「鋼支撐是一種實用且成本相對較低的加固方式，」Laguerre 表示。「當與 RC 包覆結合時，它能強化現有柱體，創造出更堅固的結構。」

對於較大的非住宅建築，BRB（屈曲約束支撐）與剪力牆被證明是最有效的解決方案。這些加固措施有助於更均勻地分配地震力量，降低倒塌風險。

「對於學校、醫院與政府建築——這些地方一旦結構失效將造成災難性後果——優先新增 BRB 或剪力牆至關重要，」Laguerre 強調。「這些整體加固技術大幅減少了層間位移需求，降低了倒塌風險。」

這項研究的發現對海地的災害應對策略具有重要意義。在資源有限的情況下，海地需要既有效又經濟實惠的加固方案。

「我們無法阻止地震，但我們可以防止建築物倒塌，」Laguerre 說道。「這項研究提供了一條讓現有結構更安全且成本可控的路徑。」