又現(xiàn)體育館坍塌，疑似與暴雪有關(guān)，哪些建筑最“弱不禁雪”？

11月7日0時(shí)35分，黑龍江省佳木斯市樺南縣悅城健身體育館部分坍塌事故現(xiàn)場(chǎng)完成救援。事故發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)共有7人，其中3人自行脫險(xiǎn)，1人輕傷，3人遇難。事故原因正在進(jìn)一步調(diào)查。

據(jù)黑龍江省佳木斯市相關(guān)部門(mén)消息，2023年11月6日19時(shí)40分左右，佳木斯市樺南縣悅城體育館發(fā)生部分坍塌，樓體為2層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積約2000平方米，坍塌位置為西側(cè)2樓籃球區(qū)域，坍塌面積約為500平方米。

視頻顯示，發(fā)生坍塌的體育館頂部有厚厚的白雪。坍塌的原因尚不清楚，但當(dāng)?shù)氐臍庀筮@幾天確實(shí)頗為惡劣。佳木斯市氣象臺(tái)6日17時(shí)30分發(fā)布暴雪紅色預(yù)警信號(hào)；6日17時(shí)43分，佳木斯樺南縣也發(fā)布暴雪紅色預(yù)警信號(hào)。

樺南縣委宣傳部一工作人員則直言，房頂坍塌與降雪有關(guān)。

雖然雪花的重量雖然非常輕，但并不是所有的建筑物都能承受。那么，有哪些建筑最“弱不禁雪”？

10毫米“降雪”等于10厘米積雪深度

眾所周知，雪花的重量是非常輕的。5000~10000片雪花的總重量也僅為1克。不過(guò)，即使是“輕于鴻毛”的雪花，不斷聚集后也能產(chǎn)生能足以壓垮建筑物的巨大重量。

想知道雪到底有多重，首先要了解“降雪量”和“積雪深度”這兩個(gè)概念。

中國(guó)氣象局公共服務(wù)中心高級(jí)工程師李艷表示，氣象學(xué)上的“降雪量”指的是氣象觀測(cè)人員用標(biāo)準(zhǔn)容器，將24小時(shí)內(nèi)采集到的雪化成水以后，測(cè)量得到的一個(gè)數(shù)值。

降雪量是以毫米為單位的。一般來(lái)說(shuō)，超過(guò)10毫米就達(dá)到暴雪的量級(jí)了，超過(guò)20毫米就是大暴雪級(jí)別。

▲氣象學(xué)中的降雪量所衡量的實(shí)為“雪水”量，10毫米降雪即可達(dá)暴雪級(jí)別

“積雪深度”則有南北之分。北方的雪比較蓬松，1毫米降雪量對(duì)應(yīng)的積雪深度在8~10毫米左右。“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是1毫米降雪、1厘米積雪?！?李艷說(shuō)。

相比之下，我國(guó)秦嶺-淮河以南、南嶺以北的南方降雪區(qū)域，特別是長(zhǎng)江中下游一帶，因?yàn)闅夂驖駶?rùn)，降雪中水份含量更高，所以同樣的降雪量下，積雪相對(duì)不如北方厚：“1毫米的降雪大概能積雪6~8毫米?！?/p>

我國(guó)北方的東北地區(qū)東部、內(nèi)蒙古東北部、新疆北部和西藏部分地區(qū)，年積雪量最大可達(dá)30厘米以上，局部地區(qū)可以達(dá)到50厘米。同時(shí)，積雪效率不如北方高的南方地區(qū)特別是長(zhǎng)江流域的年積雪量卻也一點(diǎn)都不含糊，特別是蘇皖浙地區(qū)，年最大積雪深度也可以達(dá)到30厘米，比華北、東北不少地區(qū)還要高，這與這些地區(qū)的氣候特點(diǎn)有很密切的關(guān)系。

雪花很輕，但不可輕視

盡管一萬(wàn)片雪花重量只有1克，但降雪是持續(xù)的天氣過(guò)程，再小的量聚集以后也能成為很大的數(shù)字。1立方米的新雪，是由高達(dá)60億~80億片雪組成的，其具體的重量已經(jīng)很難用克計(jì)算了。

我們都知道，室溫下純水的密度是1克/立方厘米。所以1立方米的水相當(dāng)于1噸重。

但受氣溫等因素影響，雪的具體密度很難準(zhǔn)確界定，其大致范圍在0.05~0.3克/立方厘米之間。我們因此無(wú)法用“密度×體積”準(zhǔn)確計(jì)算出積雪重量。

不過(guò)，由于“降雪量”能夠直接對(duì)應(yīng)“雪水”重量，我們可以借助該概念對(duì)積雪的重量做一個(gè)估算?！?平方米面積上1厘米積雪（1毫米降雪）的重量就是1公斤，10平方米上就是10公斤。”李艷解釋道。

以2018年1月4日合肥市遭遇暴雪為例。那天合肥的雪究竟下了多大？準(zhǔn)確的數(shù)字是30毫米——超過(guò)了2008年冰雪災(zāi)害期間的單日同期降雪量，幾乎達(dá)到了特大暴雪的水平。

實(shí)際的積雪深度也毫不客氣地達(dá)到了27厘米。李艷進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算：“這么多降雪，如果平鋪在一個(gè)100平方米的平面屋頂上，大概就是2.7噸左右?！?/p>

▲2018年1月4日，安徽合肥遭遇大雪。合肥市望江路上多處BRT公交站臺(tái)坍塌

從圖片上來(lái)看，合肥垮塌的站臺(tái)頂棚面積至少有10平方米，因此其承受的積雪重量不低于270公斤。也就是說(shuō)，垮塌之時(shí)站臺(tái)棚上相當(dāng)于站立了3~4個(gè)成年男子。

如果是一般房屋，頂部承載3~4個(gè)成年男子顯然不成問(wèn)題。但事故中倒塌的鋼鋁結(jié)構(gòu)站臺(tái)棚，本身抗壓能力偏弱。

鋼架結(jié)構(gòu)不安全

建筑因素是否也是降雪垮塌的重要原因？為此，記者聯(lián)系了國(guó)家建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心總工程師邸小壇。

為何降雪可以壓垮建筑物？邸小壇認(rèn)為，三個(gè)原因的共同作用，造成了這種情況。“首先是房屋設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于最大降雪量的設(shè)計(jì)參考有失偏頗，‘基本雪壓’偏?。黄浯问欠课莸摹奢d系數(shù)’偏小，與歐美標(biāo)準(zhǔn)還有一些差距；另外，一些建筑物本身也比較輕，‘自重系數(shù)’偏低?！?/p>

邸小壇解釋說(shuō)，我們國(guó)家的建筑物的抗雪壓能力，通常按照近50年出現(xiàn)過(guò)的最大雪壓來(lái)設(shè)計(jì)。但在實(shí)際統(tǒng)計(jì)過(guò)程中，由于積雪的密度數(shù)據(jù)不齊全，只能以平均密度來(lái)估算雪壓值，這就導(dǎo)致了基本雪壓值比實(shí)際雪壓值偏小的情況，這個(gè)基本雪壓值僅為0.2kN/m2，但實(shí)際中，不少地方的雪壓可以達(dá)0.4～0.5kN/m2，甚至更高。

▲體育館這種大跨度結(jié)構(gòu)的建筑，如果用輕型金屬做屋頂，則抗壓能力較弱，遇到大量積雪時(shí)更容易垮塌

其次，在房屋荷載系數(shù)方面，我國(guó)建筑與歐美國(guó)家相比也明顯處于較低水平。邸小壇強(qiáng)調(diào)，“我國(guó)建筑荷載規(guī)范系數(shù)一直是1.4，這個(gè)系數(shù)在歐洲是1.5，美國(guó)是1.6。人家的建筑比我們結(jié)實(shí)得多?！闭蛉绱?，新修訂的《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》已經(jīng)把房屋荷載系數(shù)調(diào)整到1.5。

但三種建筑因素中最重要的，還是建筑本身材料屬性的問(wèn)題。輕型鋼結(jié)構(gòu)本身重量較輕，因此受降雪影響而垮塌或者傾覆的建筑，大多是輕鋼材質(zhì)、金屬材質(zhì)的建筑（例如站臺(tái)、簡(jiǎn)易屋棚、廠房等）。此外，一些大跨度結(jié)構(gòu)的建筑（例如體育館也用輕型金屬做屋頂），同樣容易出現(xiàn)垮塌的情況。“相比較之下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑就結(jié)實(shí)了很多?！?邸小壇告訴記者。

▲一座北歐小鎮(zhèn)，屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)都是尖頂，可以更好地抗擊雪壓

記者了解到：不少降雪較多地區(qū)的建筑物，會(huì)有意識(shí)地進(jìn)行一些設(shè)計(jì)來(lái)提升房屋的抗雪壓性能。北歐、東歐等一些冬天經(jīng)常下雪的地方，建筑物大多為尖頂，并且具有一定的坡度，積雪容易從屋頂滑落，減少了屋頂結(jié)構(gòu)承受的壓力，保護(hù)屋頂不被積雪損壞，也保護(hù)了建筑物的安全。此外，當(dāng)降雪超過(guò)一定程度以后，人們也會(huì)也及時(shí)通過(guò)多種方法來(lái)鏟除屋頂?shù)姆e雪（在除雪這方面，我國(guó)北方地區(qū)也普遍成熟于南方）。

正因建筑物抗壓涉及如此多的因素，想要真正提升房屋的抗雪壓能力，也并非一蹴而就的事情。

來(lái)源：北京科技報(bào)，部分內(nèi)容綜合自央視網(wǎng)、澎湃新聞、南方都市報(bào)、津云

撰文/趙天宇 編輯/丁林

新媒體編輯/張宏偉

采訪專家：

李 艷（中國(guó)氣象局公共氣象服務(wù)中心高級(jí)工程師）

邸小壇（國(guó)家建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心總工程師）