2011年3月18日 - 信報
日本九級地震震驚全球，同屬東亞的香港亦對地震消息更為關注。香港有否發生地震的風險？倘若不幸遇上地震，本港建築物的設計是否足以抗震？讓我們先從地震的形成說起。
地球是一個略呈梨狀的橢球體，平均半徑為6,400公里。地球由地表至核心，可分為性質不同的三層：表層是地殼、其下為地幔、最深層為地核。外層的地殼是三者中最薄的，平均只有35公里深，屬固體。地幔屬軟流半固體，厚度約2,900公里。地核則由外層的流體層與內層的固體層組成。
根據板塊構造學說，地殼由七大板塊組成。由於地殼下面的地幔屬軟流半固體，因此板塊自由滑動、彼此互撞。板塊的飄移作用，令地層之間擠壓碰撞；當地層破裂而釋放巨大應力變能時，就可能產生地震。日本處於四塊海洋板塊 （北美、歐亞、太平洋與菲律賓板塊）的交界，因此容易發生地震。
研究地震和震害時，要注意兩個完全不同的概念：震級、與烈度。震級指地震所釋放能量的大小等級；烈度則指某一地區的地面和人工建築物受地震影響的強弱程度。譬如日本地震震級高，在香港的地震烈度卻不一定高；三一地震震級達九級，我們在香港卻感受不到地震，因為香港與日本有一段距離，即香港由此次地震引起的地震烈度很低。從地震引發建築物破壞導致人命傷亡與財產損失的角度來看，與其着眼地震等級，不如注意地震烈度。
先說地震震級：三一一日本地震最新的修訂震級為黎克特制九級。黎克特制（Richter Magnitude、M）是一般人理解的標準，業內人士則多用矩震級（Moment Magnitude、Mw）作為標準。另外，面波震級（Surface Wave Magnitude、Ms）也是常用的標準。
至於地震烈度，一般計算地震烈度最常用的標準為修訂麥加利烈度（Modified Mercalli Intensity），以羅馬數字分成十二級，一度（I）為最輕微的無感地震，至十二度（XII）為全面破壞、巨石移動、地形改變的烈度。
震源指是地震發生的起始位置，斷層開始破裂的地方；震央則指直接處於震源以上地球表層的位置，也就是地面距震源最近的地方。如果震源（譬如仙台市下面的地殼）與震央（仙台市）之間的距離（稱為震源深度）越大，及香港與震央的距離越遠，則香港的地震烈度越小。
地震可分為數種：淺源地震、中源地震、深源地震。我們一般留意的地震，都是淺源地震，即震源深度少於70公里。震源深度越小，地震的災害越大。
震波分為體波與面波兩種。體波分為壓縮波（P wave）與剪切波（S wave），面波則分為洛夫波（Love wave）與瑞利波（Rayleigh wave）兩種。地震發生時，一般壓縮波先被監測，一至五分鐘內出現剪切波，隨即很快出現毀滅性最大的面波（洛夫波與瑞利波）。如果在出現壓縮波與出現面波之間的時間立即發出警報呼籲大家疏散，可以將人命傷亡減低。
香港有地震風險嗎？
香港人常說：香港不屬地震帶、沒有地震。事實是否如此？根據紀錄，由1905年香港天文台開始紀錄本港有感地震（即可感受到的地震）以來，及至2010年為止本港共發生166 次有感地震，沒有造成傷亡。其中兩次地震在香港所引起地震烈度達修訂麥加利烈度七度。本港有紀錄烈度最強的地震發生於1918年2月13日，當時地震震央位於距離香港300公里的汕頭，香港的地震烈度估計為七度；位於港島半山堅道27號的聖士提反女子中學損毀嚴重（該校後遷往巴丙頓道，繼而遷往現址列堤頓道），成為本港歷年來唯一舉報因地震帶來破壞的個案。
根據2001年《中國地震動參數區劃圖》，香港50年超越概率10%的地震動峰值加速度（港、九、新界的平均）為0.125g（g為重力加速），即平均每475年就有一次或以上達烈度七度的地震。最新於2010年底公布的《中國建築抗震設計規範》，香港被納入設計基本地震加速度為0.15g的七度地震烈度區內，即香港屬中度地震區，建築物須作抗震設計。
如前述，修訂麥加利烈度將地震烈度分為一度至十二度，而七度地震烈度的現象包括站立有困難、汽車司機感到地震、懸掛的物件抖動、家具破壞、用料脆弱的磚石建築出現裂縫與損毀、孤立的矮牆與建築飾物紛紛墮下、混凝土製的灌溉渠道受到破壞等等。
港建築物的現況與隱憂
由於中國地震動區劃圖及中國建築抗震設計規範已將香港界定為七度地震烈度區，香港需要製訂抗震建築的規範。雖然本港屬低中度地震區、大地震發生的可能性不高，然而一旦發生地震，後果也可相當嚴重，尤其香港人口密度高，而且除青馬大橋與昂船洲大橋等大型建築，或將軍澳醫院等特殊用途的建築有抗震設計外，大部分建築都沒有考慮抗震。
事實上，1989年澳洲紐卡素發生五點六級地震後，業界方注意到中度地震區的建築物假若沒有抗震設計，亦會引致大災害。
香港的建築物雖然符合抗風設計、能承受時速二百公里的陣風吹襲，卻不講究抗震。抗風設計與抗震設計從理念、結構行為至特性均迥異。抗風是強度設計，抗震則是延性設計；延性指建築物變形大小的能力，即韌性，同時保持應有的強度。抗風設計一般只考慮結構的靜力特性，而抗震設計必須考慮結構的動力反應和地基對地震作用的影響；這些都是抗風設計不用考慮的因素。
本港許多高層建築物都有轉換層，即上層為單位多、牆柱密的高密度住宅，下層為牆柱較疏的大堂或商場。由密至疏的力量轉換，倚靠大型的轉換板或轉換樑承托；由轉換層承托上部的力，取得更廣闊的下層空間，傳到下部較為稀疏的結構牆或柱樑。
從抗風來看，並不構成危險；然而從抗震來看，轉換設計產生了軟弱層 (soft storey)，這一層之上與之下樓層的剛度縣殊，造成建築物沿高度方向存在極大的剛度變化；一旦發生地震，層樓間的相對位移相當大，樓宇容易倒塌。另外，抗震設計的建構規劃牽涉許多與抗風設計不同的特別規定和細節，結構牆柱的配鐵方式與抗風設計也大不相同。
未來規劃
從沒有防震規範到制訂規範，並將之落實於建築物的建設上，是一個艱巨的過程，牽涉的政治與社會因素十分複雜。現時本港的防震概念和意識十分薄弱，可幸的是當局現已覺察到這個情況，開始發展和着手研究有關指引。我們希望香港可以制訂有關防震規範，而本港的建築物亦可及早廣泛使用抗震設計。
作者為香港科技大學土木及環境工程學系教授
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