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2023年7月25日,山東煙臺遭遇暴雨天氣,煙臺火車站內(nèi)大風將雨幕吹得傾斜,像是一片翻涌的水霧。風雨中,火車站二樓平臺上,一對母女被大風吹得站立不穩(wěn),孩子蹲在地上,母親一度被風吹得直打滑。

前面還有幾十米就是玻璃(詞條“玻璃”由行業(yè)大百科提供)護欄,十分危險!正在行李寄存處躲雨的旅客見此情景果斷沖出去,合力冒雨將母女二人拉到屋里,同時乘務(wù)員也用盡所有力氣頂住門!短短幾秒鐘,大家被淋得渾身濕透,但幸好都返回到安全的位置……
試想一下,如果建筑結(jié)構(gòu)、金屬屋面的設(shè)計不合理,吹倒的可能就不光只是行人,還有可能把金屬屋面的頂給“揭”了,那就不是摔傷,擦傷了.......更是會造成人生安全和生命財產(chǎn)的大損失。

因此,中國幕墻網(wǎng)www.englishjob.net認為:國標中專門對此類建筑的荷載要求有著嚴格的標準要求,尤其是金屬屋面系統(tǒng)的設(shè)計中,風荷載是對其作用時間最長,破壞最久的主要荷載態(tài),要考慮不同季節(jié)下及極端天氣下,季風與陣風對金屬屋面帶來的巨大影響,才能完美的實現(xiàn)建筑安全。
然而,網(wǎng)上有很多懂建筑、搞結(jié)構(gòu)的網(wǎng)友紛紛表示:山東煙臺火車站的結(jié)構(gòu)形式,就決定了它會發(fā)生伯努利效應(yīng),而這種效應(yīng)將使得入口處風速增加,從而產(chǎn)生“風洞”效應(yīng)……
1、伯努利原理
伯努利效應(yīng),這個名詞相信很多人都聽過,這是一種現(xiàn)象,流體流過狹窄的通道時,會在窄處速度加快。這其實是由氣壓、流速所決定的。

伯努利效應(yīng)示意圖
這個現(xiàn)象可以利用流體力學的有關(guān)原理,精確的推導出相關(guān)的方程,這就是伯努利原理。通俗的理解:從大口進入的流體,單位時間內(nèi)都得從狹窄口出來,由于通道面積變小,那么只能速度增加了。
2、火車站的風口結(jié)構(gòu)
根據(jù)上述伯努利原理,風速變大,那么必然是通道變狹窄,事發(fā)地的火車站恰好就滿足這一條件。煙臺火車站呈現(xiàn)一個巨大的通道,類似于馬鞍面的通道兩側(cè)微微上翹。因此,在這個通道的兩側(cè),其橫截面積顯然是大于中間凹陷下去的橫截面積。

風道變狹窄的火車站結(jié)構(gòu)
煙臺火車站的場外站臺屋面馬鞍形造型,當氣流從通道的一側(cè)進入火車站后,由于通道逐漸變的(相對)狹窄,根據(jù)伯努利原理,氣流的速度就增加起來了。鐵路客服之所以說跟設(shè)計無關(guān),應(yīng)該是沒學過流體力學。
3、風口結(jié)構(gòu)的增速大小
既然這種兩側(cè)大中間小的通道結(jié)構(gòu),必然會在通道內(nèi)形成較大的風速,那么這個風速究竟有多大?是否能夠達到事發(fā)地吹倒人的程度?中國幕墻網(wǎng)www.englishjob.net的讀者可以估算一下。
根據(jù)媒體報道,事發(fā)時的風力大概是7-9級,對應(yīng)的風速大概是14m/s-24m/s。八級大風的時候,人已經(jīng)難以行走了,能把人吹倒的風,應(yīng)該是9級以上。根據(jù)伯努利方程,必須知道兩個位置的靜壓,才好計算。

目測這個煙臺火車站大通道,面積比大概是1:1.3,那么通道內(nèi)的最大速度就是入口處速度的1.3倍。這樣的話,風速就變成了18.2-31.72m/s,風力等級變?yōu)?-11級,整體上提升了1-2級。如果通道外剛剛好是8級大風,人行走困難,那么通道內(nèi)就變成了9級以上,到達了吹倒人的程度。

以煙臺火車站為例可以鮮明的看出,在項目的建設(shè)與安全中,地理環(huán)境與設(shè)計造型之間的關(guān)系非常重要;其次是極端大風天氣對公共建筑,尤其是車站類“開放型”場所的考核和傷害都非常大。
不可否認的是,火車站除了是連接全國的交通中樞,同樣也是煙臺的門面和地標,更是外地人對煙臺的“第一印象”。所以,煙臺站建在了距離大海不遠的地方,景色還是很迷人的,規(guī)模大,氣勢足,給煙臺的是形象增色不少。甚至有網(wǎng)友說,煙臺的靈魂就是大海和港口,一個擁有大海的火車站,就是真正的煙臺之眼。

山東煙臺火車站,距離大海很近

屋蓋到海岸線大約400多米
公共場所的建筑,設(shè)計的時候還是需要考慮這種因素的。煙臺火車站的巨大通道設(shè)計,恰恰就起到了加速風速的作用。
山東煙臺火車站多名乘客被狂風吹倒,感覺有點不可思議,看到其地理位置和場外站房的屋蓋照片恍然大悟。山東煙臺火車站外部站房的設(shè)計,本身結(jié)構(gòu)上沒什么問題,但是在一些偶然因素共同作用下,在大風天的時候,對于外部站房中部地面的行人,真的存在一定的安全風險。
1、山東煙臺火車站地理位置特殊,場外站房屋蓋高度較大,本身風荷載較大。
其靠近大海,周邊沒有密集的高聳建筑物遮擋,風壓高度變化系數(shù)比較大。這種地形和位置,從國家規(guī)范GB50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》查詢,屬于A類地面粗糙度(詞條“地面粗糙度”由行業(yè)大百科提供)(近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū))。

場外站房的落地位置的在二樓,高度略高一點,目測二樓層高6米,這個站房是一個高度較大的敞口鋼結(jié)構(gòu)屋蓋,目測頂部檐口高度25米左右,兩者相加,站房屋蓋頂部檐口距離主干道高度大約30米。
高度30米,A類地面粗糙度,查規(guī)范得知,風壓高度變化系數(shù)1.67。簡單理解為,相比于煙臺市遠離海岸線有密集建筑群的主城區(qū)15米以下位置(風壓高度變化系數(shù)0.65),煙臺火車站場外站房位置位置的風荷載是2.57倍(1.67/0.65=2.57),本身的風荷載就比同城區(qū)其他位置大了很多。

GB50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》關(guān)于風荷載的章節(jié)
2、煙臺地區(qū)的風荷載,在國內(nèi)算中等偏大的。
GB50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》查詢,煙臺市10年一遇的風荷載是0.40KN/m2。結(jié)構(gòu)設(shè)計一般取50年一遇的風荷載,討論風荷載對行人的影響,應(yīng)該取一個經(jīng)常會發(fā)生的概率,10年一遇風荷載情況。同時,規(guī)范規(guī)定的風速,是10米高度10分鐘的平均年最大風速。

GB50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》查詢煙臺風荷載

結(jié)論:新聞中煙臺火車站的情形,正是在:地理位置+“所謂的不合理設(shè)計”+極端天氣的三重加持下,才出現(xiàn)的。

建筑設(shè)計首重安全、結(jié)構(gòu)合理性與應(yīng)用性——在實際應(yīng)用中,因總包與項目施工合作上的因素,往往會帶來一些項目細節(jié)上的問題。然而細節(jié)決定了成敗,事故一但發(fā)生,將為自己的企業(yè)品牌和個人事業(yè)都帶來滅頂之災(zāi)。一筆筆,一件件的事故案例歷歷在目,從源頭抓起,從設(shè)計與安全出發(fā),嚴格安裝施工環(huán)節(jié),做好完工檢測與交付。
那么,怎樣保障在極端天氣與惡劣環(huán)境下的項目安全?設(shè)計合規(guī)、施工合理,選材合適才是保證項目質(zhì)量的關(guān)鍵,也只有這樣的高質(zhì)量建筑工程,才能在極端天氣、惡劣環(huán)境下成為庇護人民生命、財產(chǎn)安全的“英雄”,成為老百姓心中的建筑之光。