近日,歐洲多地被“熱穹頂”籠罩,熾熱高溫從地中海一路延伸至英國(guó)、德國(guó)等國(guó)家。法國(guó)氣象局指出,截至6月30日,法國(guó)96個(gè)行政區(qū)中已有84個(gè)發(fā)布橙色高溫預(yù)警,另有16個(gè)進(jìn)入紅色警戒??釤崽鞖馍踔劣绊懙桨屠璧貥?biāo)——埃菲爾鐵塔,其鋼結(jié)構(gòu)因日照受熱膨脹,導(dǎo)致塔體可能短暫向受光一側(cè)偏斜。
鋼鐵在高溫下熱脹冷縮,這是再正常不過(guò)的物理現(xiàn)象。這座鐵塔從建成那天起就在跟溫度玩著這樣的游戲,只不過(guò)今年夏天歐洲熱得特別厲害,讓這個(gè)老現(xiàn)象變得更明顯了而已。
科學(xué)家們?cè)缇徒忉屵^(guò),鐵塔向陽(yáng)面膨脹背陰面收縮時(shí),會(huì)產(chǎn)生微妙的扭曲現(xiàn)象。鐵塔的設(shè)計(jì)者古斯塔夫·埃菲爾在1889年建造它的時(shí)候,就已經(jīng)想到了這個(gè)問(wèn)題。
這位聰明的工程師特意給塔身留出了18厘米的活動(dòng)空間,就是專(zhuān)門(mén)用來(lái)應(yīng)付這種熱脹冷縮的情況。
現(xiàn)在塔身上還裝著不少傳感器,工程師們24小時(shí)盯著它的動(dòng)靜,這次偏斜其實(shí)連警報(bào)都沒(méi)觸發(fā),說(shuō)明完全在安全范圍內(nèi)。
鋼結(jié)構(gòu)類(lèi)的建筑物,對(duì)溫度變化特別敏感。鐵塔夏天熱的時(shí)候能長(zhǎng)高20厘米,冬天冷了又能縮回去10厘米。白天被太陽(yáng)曬歪了,晚上涼快了它自己就能慢慢回正,簡(jiǎn)直跟有生命似的。這要擱在人身上,估計(jì)早疼得嗷嗷叫了,可鐵塔就這么默默承受了一百多年。
不過(guò)話說(shuō)回來(lái),這種高溫對(duì)鋼鐵建筑的影響確實(shí)不能完全不當(dāng)回事。普通工字鋼在太陽(yáng)底下暴曬,表面溫度能升到50度往上,最大溫差能有十多度。這些數(shù)字看著不大,但對(duì)建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)可能就是個(gè)大麻煩。
鋼結(jié)構(gòu)在高溫下最怕兩件事。一個(gè)是熱脹冷縮,這個(gè)好理解,就跟咱們平時(shí)用的鐵鍋受熱會(huì)變形一個(gè)道理。另一個(gè)就比較專(zhuān)業(yè)了,叫蠕變疲勞,簡(jiǎn)單說(shuō)就是鋼材在高溫下會(huì)慢慢變軟,時(shí)間長(zhǎng)了強(qiáng)度就下降了。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的特殊合金在800度以上就會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題,普通建筑鋼材雖然不用承受這么高的溫度,但長(zhǎng)期暴曬也會(huì)加速老化。
法國(guó)人保護(hù)鐵塔的辦法挺有意思的。他們給塔身刷了特殊的涂料,能反射60%的陽(yáng)光,就像給鐵塔涂了防曬霜。在西曬特別嚴(yán)重的地方還掛了遮陽(yáng)網(wǎng),就跟咱們夏天在窗戶上掛遮陽(yáng)簾一個(gè)道理。
國(guó)內(nèi)現(xiàn)在也有類(lèi)似的技術(shù),比如有種工業(yè)防曬涂料,據(jù)說(shuō)能擋掉90%的太陽(yáng)熱量,專(zhuān)門(mén)用來(lái)保護(hù)那些暴曬的鋼結(jié)構(gòu)建筑。
說(shuō)到咱們身邊的建筑,其實(shí)普通樓房里的鋼骨架比想象中結(jié)實(shí)多了。不過(guò)那種全玻璃幕墻的鋼結(jié)構(gòu)寫(xiě)字樓確實(shí)有個(gè)毛病,夏天特別容易變成蒸籠。
這倒不是因?yàn)殇摬谋旧聿唤Y(jié)實(shí),主要是鋼材導(dǎo)熱太快,把外面的熱氣都傳進(jìn)來(lái)了。現(xiàn)在新建的高端項(xiàng)目都開(kāi)始用斷橋鋁合金了,既輕便又隔熱,就是價(jià)格貴了不少。
歐洲這波熱浪確實(shí)給基礎(chǔ)設(shè)施提了個(gè)醒。法國(guó)只有約2%的家庭裝了空調(diào),鐵軌熱彎了就得降速運(yùn)行,學(xué)校熱得受不了只能停課。
更麻煩的是,隨著全球變暖,這種極端天氣會(huì)越來(lái)越頻繁。專(zhuān)家說(shuō)歐洲變暖的速度是全球平均水平的兩倍,以后這種鋼鐵建筑被熱變形的情況估計(jì)會(huì)越來(lái)越多。
隨著科學(xué)的發(fā)展,未來(lái)的建筑鋼材,肯定會(huì)有更多的辦法適應(yīng)這種高溫環(huán)境。新一代的智能建筑材料,到時(shí)候或許能讓我們的房子自己就能調(diào)節(jié)溫度變化了。
要是你家裝修要用到鋼結(jié)構(gòu),建議注意幾個(gè)細(xì)節(jié):防銹漆一定要刷夠,伸縮縫要留足,夏天多通風(fēng)散熱。千萬(wàn)別學(xué)法國(guó)人那么心大,畢竟咱們普通房子可沒(méi)有埃菲爾鐵塔那么結(jié)實(shí)的底子。
說(shuō)起來(lái)挺有意思的,鋼鐵在人類(lèi)文明里總是扮演著硬漢的角色,讓我們常常忘了它也是有溫度敏感性脆弱的一面。
看著埃菲爾鐵塔在熱浪中微微傾斜的樣子,它似乎是在告訴我們,在自然規(guī)律面前,再偉大的工程也得學(xué)會(huì)適應(yīng)環(huán)境。溫度對(duì)這個(gè)世界的影響,遠(yuǎn)比我們想象的要深刻得多。
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