雪花也有“殺傷力”？哪些建筑最“弱不禁雪”？看完你就知道了！

受冷暖空氣的共同影響，1月25日至29日，我國中東部地區(qū)將出現(xiàn)新一輪雨雪天氣。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”？想知道答案嗎？看完你就知道了。

撰文/記者 趙天宇 編輯/丁林

采訪專家：

李 艷（中國氣象局公共氣象服務(wù)中心高級工程師 ）

邸小壇（國家建筑工程質(zhì)量檢測中心總工程師 ）

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，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”這兩個概念。

中國氣象局公共服務(wù)中心高級工程師李艷表示，氣象學(xué)上的“降雪量”指的是氣象觀測人員用標準容器，將24小時內(nèi)采集到的雪化成水以后，測量得到的一個數(shù)值。

降雪量是以毫米為單位的。一般來說，超過10毫米就達到暴雪的量級了，超過20毫米就是大暴雪級別。

▲氣象學(xué)中的降雪量所衡量的實為“雪水”量，10毫米降雪即可達暴雪級別。

“積雪深度”則有南北之分。北方的雪比較蓬松，1毫米降雪量對應(yīng)的積雪深度在8~10毫米左右?！昂唵蝸碚f，就是1毫米降雪、1厘米積雪?！?李艷說。

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

▲我國省會級城市積雪深度排行榜（來源：中國天氣）

我國北方的東北地區(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30厘米以上，局部地區(qū)可以達到50厘米。同時，積雪效率不如北方高的南方地區(qū)特別是長江流域的年積雪量卻也一點都不含糊，特別是蘇皖浙地區(qū)，年最大積雪深度也可以達到30厘米，比華北、東北不少地區(qū)還要高，這與這些地區(qū)的氣候特點有很密切的關(guān)系。

雪花很輕，但不可輕視

盡管一萬片雪花重量只有1克，但降雪是持續(xù)的天氣過程，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60億~80億片雪組成的，其具體的重量已經(jīng)很難用克計算了。

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。我們因此無法用“密度×體積”準確計算出積雪重量。

不過，由于“降雪量”能夠直接對應(yīng)“雪水”重量，我們可以借助該概念對積雪的重量做一個估算?！?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?！崩钇G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？準確的數(shù)字是30毫米——超過了2008年冰雪災(zāi)害期間的單日同期降雪量，幾乎達到了特大暴雪的水平。

實際的積雪深度也毫不客氣地達到了27厘米。李艷進行了一個簡單的計算：“這么多降雪，如果平鋪在一個100平方米的平面屋頂上，大概就是2.7噸左右。”

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

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

如果是一般房屋，頂部承載3~4個成年男子顯然不成問題。但事故中倒塌的鋼鋁結(jié)構(gòu)站臺棚，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)系了國家建筑工程質(zhì)量檢測中心總工程師邸小壇。

為何降雪可以壓垮建筑物？邸小壇認為，三個原因的共同作用，造成了這種情況?！笆紫仁欠课菰O(shè)計時對于最大降雪量的設(shè)計參考有失偏頗，‘基本雪壓’偏小；其次是房屋的‘荷載系數(shù)’偏小，與歐美標準還有一些差距；另外，一些建筑物本身也比較輕，‘自重系數(shù)’偏低。”

邸小壇解釋說，我們國家的建筑物的抗雪壓能力，通常按照近50年出現(xiàn)過的最大雪壓來設(shè)計。但在實際統(tǒng)計過程中，由于積雪的密度數(shù)據(jù)不齊全，只能以平均密度來估算雪壓值，這就導(dǎo)致了基本雪壓值比實際雪壓值偏小的情況，這個基本雪壓值僅為0.2kN/m2，但實際中，不少地方的雪壓可以達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，遇到大量積雪時更容易垮塌

其次，在房屋荷載系數(shù)方面，我國建筑與歐美國家相比也明顯處于較低水平。邸小壇強調(diào)，“我國建筑荷載規(guī)范系數(shù)一直是1.4，這個系數(shù)在歐洲是1.5，美國是1.6。人家的建筑比我們結(jié)實得多。”正因如此，新修訂的《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標準》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、簡易屋棚、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)實了很多?！?邸小壇告訴記者。

▲一座北歐小鎮(zhèn)，屋頂?shù)脑O(shè)計都是尖頂，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，會有意識地進行一些設(shè)計來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，保護屋頂不被積雪損壞，也保護了建筑物的安全。此外，當(dāng)降雪超過一定程度以后，人們也會也及時通過多種方法來鏟除屋頂?shù)姆e雪（在除雪這方面，我國北方地區(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。

出品：科普中央廚房

監(jiān)制：北京科技報 | 北科傳媒

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