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、德國等國家。法國氣象局指出,截至6月30日,法國96個行政區中已有84個發布橙色高溫預警,另有16個進入紅色警戒。酷熱天氣甚至影響到巴黎地標——埃菲爾鐵塔,其鋼結構因日照受熱膨脹,導致塔體可能短暫向受光一側偏斜。
鋼鐵在高溫下熱脹冷縮,這是再正常不過的物理現象。這座鐵塔從建成那天起就在跟溫度玩著這樣的游戲,只不過今年夏天歐洲熱得特別厲害,讓這個老現象變得更明顯了而已。
科學家們早就解釋過,鐵塔向陽面膨脹背陰面收縮時,會產生微妙的扭曲現象。鐵塔的設計者古斯塔夫·埃菲爾在1889年建造它的時候,就已經想到了這個問題。
這位聰明的工程師特意給塔身留出了18厘米的活動空間,就是專門用來應付這種熱脹冷縮的情況。
現在塔身上還裝著不少傳感器,工程師們24小時盯著它的動靜,這次偏斜其實連警報都沒觸發,說明完全在安全范圍內。
鋼結構類的建筑物,對溫度變化特別敏感。鐵塔夏天熱的時候能長高20厘米,冬天冷了又能縮回去10厘米。白天被太陽曬歪了,晚上涼快了它自己就能慢慢回正,簡直跟有生命似的。這要擱在人身上,估計早疼得嗷嗷叫了,可鐵塔就這么默默承受了一百多年。
不過話說回來,這種高溫對鋼鐵建筑的影響確實不能完全不當回事。普通工字鋼在太陽底下暴曬,表面溫度能升到50度往上,最大溫差能有十多度。這些數字看著不大,但對建筑結構來說可能就是個大麻煩。
鋼結構在高溫下最怕兩件事。一個是熱脹冷縮,這個好理解,就跟咱們平時用的鐵鍋受熱會變形一個道理。另一個就比較專業了,叫蠕變疲勞,簡單說就是鋼材在高溫下會慢慢變軟,時間長了強度就下降了。
航空發動機用的特殊合金在800度以上就會出現這個問題,普通建筑鋼材雖然不用承受這么高的溫度,但長期暴曬也會加速老化。
法國人保護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%的陽光,就像給鐵塔涂了防曬霜。在西曬特別嚴重的地方還掛了遮陽網,就跟咱們夏天在窗戶上掛遮陽簾一個道理。
國內現在也有類似的技術,比如有種工業防曬涂料,據說能擋掉90%的太陽熱量,專門用來保護那些暴曬的鋼結構建筑。
說到咱們身邊的建筑,其實普通樓房里的鋼骨架比想象中結實多了。不過那種全玻璃幕墻的鋼結構寫字樓確實有個毛病,夏天特別容易變成蒸籠。
這倒不是因為鋼材本身不結實,主要是鋼材導熱太快,把外面的熱氣都傳進來了?,F在新建的高端項目都開始用斷橋鋁合金了,既輕便又隔熱,就是價格貴了不少。
歐洲這波熱浪確實給基礎設施提了個醒。法國只有約2%的家庭裝了空調,鐵軌熱彎了就得降速運行,學校熱得受不了只能停課。
更麻煩的是,隨著全球變暖,這種極端天氣會越來越頻繁。專家說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會越來越多。
隨著科學的發展,未來的建筑鋼材,肯定會有更多的辦法適應這種高溫環境。新一代的智能建筑材料,到時候或許能讓我們的房子自己就能調節溫度變化了。
要是你家裝修要用到鋼結構,建議注意幾個細節:防銹漆一定要刷夠,伸縮縫要留足,夏天多通風散熱。千萬別學法國人那么心大,畢竟咱們普通房子可沒有埃菲爾鐵塔那么結實的底子。
說起來挺有意思的,鋼鐵在人類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,在自然規律面前,再偉大的工程也得學會適應環境。溫度對這個世界的影響,遠比我們想象的要深刻得多。
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