我國第五座南極科考站——南極羅斯海新站主樓主體結(jié)構(gòu)封頂!
中國第四十次南極考察隊(duì)新站隊(duì)隊(duì)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(jì)劃完成羅斯海新站的建設(shè)任務(wù)。
新站靠什么確保堅(jiān)固?
對于一座房子來說,,結(jié)實(shí)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(jì)來確保堅(jiān)固的呢?
總臺(tái)央視記者 李寧:我們從外邊來看,,整個(gè)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(shí)的鋼筋鐵骨,。
楊春林是羅斯海新站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師,,從業(yè)11年,但是在南極設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)還是頭一次,。
羅斯海新站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師 楊春林:最大的挑戰(zhàn)還是南極這邊特有的,,一個(gè)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(qiáng)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(jì)師通過數(shù)字模型計(jì)算分析,,確定了設(shè)計(jì)方案,,并對薄弱部位進(jìn)行了加強(qiáng)。
羅斯海新站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師 楊春林:我們在設(shè)計(jì)的時(shí)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(gè)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(jìn)行了加強(qiáng)。
通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),,羅斯海新站的設(shè)計(jì)抗風(fēng)能力達(dá)到65米/秒,,相當(dāng)于17級(jí)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(gè)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(duì)羅斯海新站設(shè)計(jì)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(bǔ)羅斯海這一空白,,我國從南極第29次考察隊(duì)就開始了選址的工作,歷經(jīng)四個(gè)隊(duì)次的篩選與勘察,,對多個(gè)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(duì)羅斯海新站設(shè)計(jì)師 祝賀:五個(gè)預(yù)選站址進(jìn)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(dá)性和空中可達(dá)性等多個(gè)因素,,對這些站址進(jìn)行優(yōu)化比選和實(shí)地踏勘與調(diào)研,。科研方向和科學(xué)的熱點(diǎn)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(dú)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(dú)特的設(shè)計(jì)?內(nèi)部長什么樣?
總臺(tái)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(jì)師,,讓他當(dāng)導(dǎo)游,帶我們一起去看一下,,他有個(gè)非常吉利的名字叫祝賀,。
中國第四十次南極考察隊(duì)羅斯海新站設(shè)計(jì)師 祝賀:這邊是主樓,主樓是分三個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)地方是未來的一個(gè)辦公區(qū),,辦公室和實(shí)驗(yàn)室就在這個(gè)位置。
這個(gè)位置是二層,兩側(cè)都是度夏的這個(gè)模塊,,這全都是宿舍,,每個(gè)宿舍都是有一個(gè)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(gè)也是考慮到南極的太陽高度角,每個(gè)窗都是在斜面上,,可以享受到更多的陽光,,B區(qū)是一個(gè)公共的區(qū)域,有很多餐廳,、辦公室等等,,這個(gè)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(gè)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(gè)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(biāo)準(zhǔn)要比度假宿舍稍微高一些,因?yàn)橐彩强紤]到越冬期間隊(duì)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(gè)基本對稱的鏡像的關(guān)系,這一側(cè)的一層就是海洋實(shí)驗(yàn)室,,因?yàn)檎麄€(gè)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(shí)驗(yàn)室放在靠海一側(cè),將來有一個(gè)出挑的科研平臺(tái),,有很多常規(guī)的觀測設(shè)備都是從這個(gè)平臺(tái)下面直接到海里,。
風(fēng)洞試驗(yàn)吹雪試驗(yàn) 對新站設(shè)計(jì)的考驗(yàn)
在設(shè)計(jì)方案確定之后,就要進(jìn)行試驗(yàn)地驗(yàn)證了,,其中,,最重要的就是模擬南極環(huán)境的風(fēng)洞試驗(yàn)和吹雪試驗(yàn)。在中國建筑科學(xué)研究院,,就有這么一間實(shí)驗(yàn)室,。
總臺(tái)央視記者 吳天白:這里就是中國南極羅斯海新站設(shè)計(jì)階段進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)的亞洲最大直流下吹式大氣邊界層風(fēng)洞,整個(gè)風(fēng)洞長96米左右,,要想進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn),,首先我們就要有一個(gè)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(jí)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(gè)測壓點(diǎn),,來測試它表面承受的風(fēng)壓力,以及它隨時(shí)間的一個(gè)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(jìn)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(tái)央視記者 吳天白:這里就是風(fēng)洞內(nèi)部,,現(xiàn)在風(fēng)機(jī)已經(jīng)開始運(yùn)轉(zhuǎn),風(fēng)從風(fēng)機(jī)出來會(huì)形成相對均勻的風(fēng)場,。經(jīng)過這樣一個(gè)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(shí)大氣環(huán)境下高度越低,、風(fēng)速越弱的效果。
除了最真實(shí)的風(fēng),,實(shí)驗(yàn)人員還要還原新站周邊的準(zhǔn)確地形,。
中國建筑科學(xué)研究院高級(jí)工程師 薛原:一個(gè)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(yàn)呈現(xiàn)一個(gè)風(fēng)壓力,,有些地方的風(fēng)壓過大,,新站設(shè)計(jì)會(huì)在局部進(jìn)行加強(qiáng),,進(jìn)行模擬以后,對我們新站的設(shè)計(jì)有參考作用,。
總臺(tái)央視記者 吳天白:除了測風(fēng)試驗(yàn),,南極羅斯海新站還要在這里進(jìn)行風(fēng)吹雪試驗(yàn)。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(huì)產(chǎn)生位移,就像這樣,,它會(huì)吹到南極羅斯海新站(模型)附近。
風(fēng)吹雪試驗(yàn)主要檢測不同風(fēng)速和不同時(shí)長下,,羅斯海新站的地面積雪厚度分布變化,,來判定設(shè)計(jì)的人員出入口設(shè)計(jì)是否合理。
中國建筑科學(xué)研究院高級(jí)工程師 薛原:羅斯海新站因?yàn)榈貏莞叩筒灰粯?,這一邊包括這片區(qū)域,,它的積雪也是比較多的。我們在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之后,,看看哪一片區(qū)域不會(huì)造成大量積雪,,我們就會(huì)在那個(gè)位置開門,方便人員的進(jìn)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(tái)央視記者 李寧:這個(gè)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(duì)新站隊(duì)隊(duì)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(gè)綜合功能的集合體,而且,,我們的后勤中心還具備整個(gè)新站的生活保障的條件以及設(shè)施,。
總臺(tái)央視記者 李寧:這里是距離新站大概有1公里的一個(gè)山頭,也是未來能源站所在的區(qū)域,,目前,,這個(gè)地方正在進(jìn)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(duì)新站隊(duì)建設(shè)隊(duì)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(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守,,在這片山頭會(huì)建10個(gè)這種10千瓦的風(fēng)機(jī),加上10個(gè)光伏陣列,,光伏和風(fēng)機(jī)各自每小時(shí)發(fā)電都是100度電,,完全能夠滿足新站所有負(fù)載的正常供應(yīng)。
總臺(tái)央視記者 李寧:在這個(gè)主站下方就是建設(shè)中的停機(jī)坪,,由于南極獨(dú)特的地理環(huán)境,,所以對于直升機(jī)的需求非常大,無論是運(yùn)貨還是運(yùn)人都離不開直升機(jī),,因此停機(jī)坪是每個(gè)科考站必備的基礎(chǔ)設(shè)施,。
中國第四十次南極考察隊(duì)新站隊(duì)建設(shè)隊(duì)員 郭石磊:我們的停機(jī)坪設(shè)計(jì)有1100平方米,它可以滿足同時(shí)??績杉苤鄙龣C(jī)的需求,。接下來,我們將按計(jì)劃進(jìn)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(shí)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(jì)末20世紀(jì)初,人類開始踏足南極,,這個(gè)時(shí)代被稱作南極的“英雄時(shí)代”,。1911年1月,挪威探險(xiǎn)家阿蒙森成功抵達(dá)南極點(diǎn),。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(gè)時(shí)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(dú)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(jìn)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?yàn)榭茖W(xué)服務(wù),,更像是一個(gè)大型實(shí)驗(yàn)室。
此后,,隨著科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,,以及對南極保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),科考站開始向集約化,、一站式發(fā)展,,同時(shí),隨著交通和后勤保障系統(tǒng)能力的增強(qiáng),,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(tái),,甚至是城鎮(zhèn)。
目前,,全球已經(jīng)有30多個(gè)國家在南極建立了70多個(gè)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(gè)夏季站,,羅斯海新站是我國在南極的第五座科考站。
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