主樓主體結(jié)構(gòu)今日封頂 中國第五座南極科考站有哪些獨特設(shè)計?

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主樓主體結(jié)構(gòu)今日封頂 中國第五座南極科考站有哪些獨特設(shè)計?

2024年01月13日 16:43 來源:央視新聞客戶端
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  蓋房子,對于我們來說,是很普通的一件事,但是,在南極蓋房子,您還會覺得普通嗎?在遙遠的南極羅斯海,有一個叫恩克斯堡島的地方,那里就正在蓋房子,這個房子就是我國第五座南極科考站,我們?nèi)绾卧O(shè)計一座科考站?我們又如何建造一座科考站?

  今天(1月13日),南極羅斯海新站主樓主體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)封頂。

  總臺央視記者 李寧:這里就是南極羅斯海新站的建設(shè)現(xiàn)場,現(xiàn)在正在進行吊裝作業(yè)的就是新站主樓的最后一根鋼梁。為了慶祝這個重要的工程節(jié)點,隊員們給這根鋼梁戴上了大紅花。隨著這根鋼梁的成功吊裝,標志著羅斯海新站的主樓主結(jié)構(gòu)完成了封頂。從去年的12月7日,中國第四十次南極考察隊新站隊抵達這個地方開始,就馬不停蹄地投入了新站的建設(shè)工作中。經(jīng)過一個多月的奮戰(zhàn),目前工程進展順利,除了今天主樓結(jié)構(gòu)完成封頂之外,84個功能模塊已經(jīng)全部安裝完畢。目前正在進行的就是幕墻板的安裝。

  中國第四十次南極考察隊新站隊隊長 王哲超:后續(xù),我們將把工作重心轉(zhuǎn)移至外墻板的安裝、室內(nèi)配套設(shè)施以及后勤中心結(jié)構(gòu)安裝,我們將以更加飽滿的熱情,按計劃完成羅斯海新站的建設(shè)任務(wù)。

  新站靠什么確保堅固?

  對于一座房子來說,結(jié)實是最重要的,南極洲氣候環(huán)境惡劣,在這樣的環(huán)境下,羅斯海新站是通過什么樣的設(shè)計來確保堅固的呢?

  總臺央視記者 李寧:我們從外邊來看,整個的主樓完全是一種鋼結(jié)構(gòu)的體系,用鋼量超過了每平方米300公斤,和同類建筑比,大概是2到3倍的量,所以說,羅斯海新站是名副其實的鋼筋鐵骨。

  楊春林是羅斯海新站的結(jié)構(gòu)設(shè)計師,從業(yè)11年,但是在南極設(shè)計結(jié)構(gòu)還是頭一次。

  羅斯海新站結(jié)構(gòu)設(shè)計師 楊春林:最大的挑戰(zhàn)還是南極這邊特有的,一個是溫度,低溫的環(huán)境,還有就是風(fēng)荷載,特別大。

  新站所在的區(qū)域是南極洲下降風(fēng)最強的地區(qū)之一,已知最大風(fēng)速超過43米/秒。為了應(yīng)對大風(fēng)對結(jié)構(gòu)的沖擊,設(shè)計師通過數(shù)字模型計算分析,確定了設(shè)計方案,并對薄弱部位進行了加強。

  羅斯海新站結(jié)構(gòu)設(shè)計師 楊春林:我們在設(shè)計的時候,考慮風(fēng)的荷載,在水平、縱向都設(shè)置了支撐。這塊是主樓A區(qū)和B區(qū)連接的地方,這邊有一個三米三高度的坡度,我們通過分析,這一塊結(jié)構(gòu)的受力比較大,我們鋼柱截面還有包括柱墩都進行了加強。

  通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計,羅斯海新站的設(shè)計抗風(fēng)能力達到65米/秒,相當(dāng)于17級以上的風(fēng)力。

  新站為什么選在羅斯海?

  在羅斯海新站之前,我國在南極已經(jīng)有四座科考站,為什么我們還要建造第五座?又為什么選擇在羅斯海呢?

  目前,中國在南極洲已經(jīng)建立了四座科考站,分別是長城站、中山站、昆侖站和泰山站,覆蓋了南極洲的西部、東部和內(nèi)陸。但是,中國在南極洲的科考布局還有一個重要的空白,那就是羅斯海區(qū)域。

  中國第四十次南極考察隊羅斯海新站設(shè)計師 祝賀:羅斯海是南太平洋深入南極洲的大海灣,是南極大陸最近的邊緣海之一。這里保存了地球最后一塊完整的海洋生態(tài)系統(tǒng),是研究地球系統(tǒng)中能量和物質(zhì)交換、海洋生物和全球氣候變化的理想之地。

  為了填補羅斯海這一空白,我國從南極第29次考察隊就開始了選址的工作,歷經(jīng)四個隊次的篩選與勘察,對多個預(yù)選區(qū)域開展了深入調(diào)查工作。

  中國第四十次南極考察隊羅斯海新站設(shè)計師 祝賀:五個預(yù)選站址進行優(yōu)化遴選,是從科研方向、氣候條件、建設(shè)條件、海上可達性和空中可達性等多個因素,對這些站址進行優(yōu)化比選和實地踏勘與調(diào)研??蒲蟹较蚝涂茖W(xué)的熱點區(qū)域是我們考量的最主要的因素,最終確定了恩克斯堡島作為我們第五站新建站的站址。

  恩克斯堡島西鄰南森冰架,東臨終年不凍的特拉諾瓦灣冰間湖。獨特的區(qū)位和環(huán)境,將使未來新站成為開展大氣環(huán)境、海洋基礎(chǔ)環(huán)境、生物生態(tài)等多圈層、多學(xué)科的觀監(jiān)測和科學(xué)研究工作的理想之地。

  新站長啥樣?如何布局?

  羅斯海新站目前已經(jīng)是初具規(guī)模了,這座科考站有哪些獨特的設(shè)計?內(nèi)部長什么樣?

  總臺央視記者 李寧:今天我們就邀請到了我們羅斯海新站的設(shè)計師,讓他當(dāng)導(dǎo)游,帶我們一起去看一下,他有個非常吉利的名字叫祝賀。

  中國第四十次南極考察隊羅斯海新站設(shè)計師 祝賀:這邊是主樓,主樓是分三個區(qū),這是A區(qū),中間是B區(qū),然后海邊是C區(qū),A區(qū)和C區(qū)主要還是以度夏的宿舍這些功能模塊為主。

  這個區(qū)域是主站首層的辦公區(qū)域,中間這邊是一條走廊,走過去就從A區(qū)到B區(qū)了,A和B的連接處這兩個是衛(wèi)生間模塊,這邊過去是未來的醫(yī)務(wù)室的部分,這個地方是未來的一個辦公區(qū),辦公室和實驗室就在這個位置。

  這個位置是二層,兩側(cè)都是度夏的這個模塊,這全都是宿舍,每個宿舍都是有一個斜面,采用這種斜切面的方式,可以把風(fēng)壓的影響降到最低。

  第二個也是考慮到南極的太陽高度角,每個窗都是在斜面上,可以享受到更多的陽光,B區(qū)是一個公共的區(qū)域,有很多餐廳、辦公室等等,這個是餐廳區(qū)域也是把廚房和餐廳就近布置,然后廚房又跟下邊的中轉(zhuǎn)庫房有一個豎向上的連通,那一面是大落地窗,就是最開敞的一面,是看向墨爾本火山的,還有整個特拉諾瓦灣的景色都可以盡收眼底。

  上到二層,一圈是越冬宿舍,總共16間,它的標準要比度假宿舍稍微高一些,因為也是考慮到越冬期間隊員的心理的健康問題,而且每間宿舍也都是可以看到外界的景色,山景房和海景房。

  再往上一層是指揮調(diào)度室,就是未來考察站的大門。這邊就是C區(qū),C區(qū)和A區(qū)是一個基本對稱的鏡像的關(guān)系,這一側(cè)的一層就是海洋實驗室,因為整個羅斯海新站定位還是以海洋科學(xué)常規(guī)觀監(jiān)測為主,所以把海洋實驗室放在靠海一側(cè),將來有一個出挑的科研平臺,有很多常規(guī)的觀測設(shè)備都是從這個平臺下面直接到海里。

  風(fēng)洞試驗吹雪試驗 對新站設(shè)計的考驗

  在設(shè)計方案確定之后,就要進行試驗地驗證了,其中,最重要的就是模擬南極環(huán)境的風(fēng)洞試驗和吹雪試驗。在中國建筑科學(xué)研究院,就有這么一間實驗室。

  總臺央視記者 吳天白:這里就是中國南極羅斯海新站設(shè)計階段進行風(fēng)洞試驗的亞洲最大直流下吹式大氣邊界層風(fēng)洞,整個風(fēng)洞長96米左右,要想進行風(fēng)洞試驗,首先我們就要有一個等比例縮小的中國南極羅斯海新站模型。

  中國建筑科學(xué)研究院高級工程師 薛原:模型的縮尺比例大概是1∶150,上面布置了800多個測壓點,來測試它表面承受的風(fēng)壓力,以及它隨時間的一個變化狀態(tài)。

  有了南極羅斯海新站的縮尺模型,下一步就是進入風(fēng)洞,根據(jù)南極洲的建站位置來模擬出當(dāng)?shù)卮碉L(fēng)的情況。

  總臺央視記者 吳天白:這里就是風(fēng)洞內(nèi)部,現(xiàn)在風(fēng)機已經(jīng)開始運轉(zhuǎn),風(fēng)從風(fēng)機出來會形成相對均勻的風(fēng)場。經(jīng)過這樣一個角度由上到下逐漸變大的設(shè)備,它叫作尖劈,通過角度來調(diào)節(jié)風(fēng)速,模擬出真實大氣環(huán)境下高度越低、風(fēng)速越弱的效果。

  除了最真實的風(fēng),實驗人員還要還原新站周邊的準確地形。

  中國建筑科學(xué)研究院高級工程師 薛原:一個山地,然后旁邊是大海,大概是直徑600多米的范圍,把它周邊的所有地貌都按比例還原了。風(fēng)洞試驗呈現(xiàn)一個風(fēng)壓力,有些地方的風(fēng)壓過大,新站設(shè)計會在局部進行加強,進行模擬以后,對我們新站的設(shè)計有參考作用。

  總臺央視記者 吳天白:除了測風(fēng)試驗,南極羅斯海新站還要在這里進行風(fēng)吹雪試驗。我手里拿的就是模擬南極積雪的材料,通過風(fēng)吹,這些材料會產(chǎn)生位移,就像這樣,它會吹到南極羅斯海新站(模型)附近。

  風(fēng)吹雪試驗主要檢測不同風(fēng)速和不同時長下,羅斯海新站的地面積雪厚度分布變化,來判定設(shè)計的人員出入口設(shè)計是否合理。

  中國建筑科學(xué)研究院高級工程師 薛原:羅斯海新站因為地勢高低不一樣,這一邊包括這片區(qū)域,它的積雪也是比較多的。我們在進行實驗之后,看看哪一片區(qū)域不會造成大量積雪,我們就會在那個位置開門,方便人員的進出。

  配套完備的羅斯海新站

  羅斯海新站除了新站之外,還有很多的配套工程,它們共同形成了一套完備的建筑體系。

  總臺央視記者 李寧:這個區(qū)域就是后勤中心,它是和主樓相連的,面積超過2000平方米,后勤中心,顧名思義,它未來就是要提供后勤保障的地方。

  中國第四十次南極考察隊新站隊隊長 王哲超:它的主要功能是我們的車庫,未來的發(fā)電、污水處理、海水淡化以及生活設(shè)施的倉庫,是一個綜合功能的集合體,而且,我們的后勤中心還具備整個新站的生活保障的條件以及設(shè)施。

  總臺央視記者 李寧:這里是距離新站大概有1公里的一個山頭,也是未來能源站所在的區(qū)域,目前,這個地方正在進行新能源的測試。這里面有光伏發(fā)電還有風(fēng)力發(fā)電兩種方式,建成之后,新站60%的能源供應(yīng)都將由新能源來完成。

  中國第四十次南極考察隊新站隊建設(shè)隊員 田俊輝:目前,我們這套微電網(wǎng)系統(tǒng)測試一切正常,整個微電網(wǎng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守,在這片山頭會建10個這種10千瓦的風(fēng)機,加上10個光伏陣列,光伏和風(fēng)機各自每小時發(fā)電都是100度電,完全能夠滿足新站所有負載的正常供應(yīng)。

  總臺央視記者 李寧:在這個主站下方就是建設(shè)中的停機坪,由于南極獨特的地理環(huán)境,所以對于直升機的需求非常大,無論是運貨還是運人都離不開直升機,因此停機坪是每個科考站必備的基礎(chǔ)設(shè)施。

  中國第四十次南極考察隊新站隊建設(shè)隊員 郭石磊:我們的停機坪設(shè)計有1100平方米,它可以滿足同時??績杉苤鄙龣C的需求。接下來,我們將按計劃進行預(yù)應(yīng)力預(yù)制板的鋪裝,我們的預(yù)應(yīng)力預(yù)制板是在國內(nèi)模塊化生產(chǎn)完成的,既可以減少現(xiàn)場的施工工期,同時也可以減少建筑垃圾對南極環(huán)境的影響。

  新聞鏈接:什么是南極科考站?

  南極洲,這片神秘而美麗的大陸,一直吸引著人類的探索和想象。從人類第一次登上南極,就出現(xiàn)了科考站的雛形,那么,什么是南極科考站?它又經(jīng)歷了怎樣的演變過程?戳視頻↓了解一下。

  19世紀末20世紀初,人類開始踏足南極,這個時代被稱作南極的“英雄時代”。1911年1月,挪威探險家阿蒙森成功抵達南極點。他在沿途搭建了放置食品的小木屋,這就是著名的阿蒙森小屋,它也成為南極科考站的早期雛形,這個時期的建筑更像避難所,還不具備科考的功能。

  1957年,國際物理年之后,南極地區(qū)獨特的生態(tài)系統(tǒng)和資源潛力受到了科學(xué)界的廣泛關(guān)注,大批科學(xué)家開始進入南極,科考站的功能不再局限于基本的生活需要,而是更多地轉(zhuǎn)向為科學(xué)服務(wù),更像是一個大型實驗室。

  此后,隨著科技的進步和經(jīng)濟的發(fā)展,以及對南極保護意識的增強,科考站開始向集約化、一站式發(fā)展,同時,隨著交通和后勤保障系統(tǒng)能力的增強,科考站就變成了集生活、科研、后勤保障等多功能的綜合平臺,甚至是城鎮(zhèn)。

  目前,全球已經(jīng)有30多個國家在南極建立了70多個考察站,我國在1985年和1989年,分別建造了兩座常年科考站——長城站和中山站,之后又陸續(xù)建造了昆侖和泰山兩個夏季站,羅斯海新站是我國在南極的第五座科考站。

  (總臺央視記者 崔霞 李寧 吳天白)

【編輯:劉歡】
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