首都机场T3航站楼为何三次被掀顶

提 要：3月9日，北京遭遇大风沙尘天气，北京首都国际机场T3航站楼屋顶金属板第三次被大风掀起，网友纷纷吐嘈“习惯了”。大跨度屋面的抗风能力，真的如此脆弱吗？

　 大跨度屋面果真“伤不起”？

　　3月9日，北京遭遇大风沙尘天气，北京首都国际机场T3航站楼屋顶金属板第三次被大风掀起，网友纷纷吐嘈“习惯了”。大跨度屋面的抗风能力，真的如此脆弱吗？

　　不是结构设计惹的祸

　　当天11时40分，首都机场地区风速高达每秒30米，风力达11级以上，强旋风致使首都机场3号航站楼国际区东北角屋顶金属板局部被掀。此后，机场方面并没有就此次事故原因作出进一步解释。

　　就事故现场描述来看，与2010年12月10日和2011年11月22日T3航站楼屋顶局部被强风吹起一样，由于屋面最外层表皮金属板被掀，使得金属板下面的淡黄色保温岩棉被风吹散出来。

　　据了解，T3航站楼是由英国著名建筑师诺曼·福斯特设计的，担任中方设计的是北京市建筑设计研究院。

　　北京市建筑设计研究院一位不愿透露姓名的专家表示，就这几次事故本身而言，不涉及建筑结构设计的问题，因为T3屋面结构部分并没有因为大风出现损害，主要原因还是屋顶表皮固定、连接，尤其是金属板封边的工艺工法问题。

　　他说：出于成本控制的考虑，国内厂家对原本整体从德国引进的屋面制造方法进行了一些简化处理，因此，屋面最终的性能、质量可能出现了一些偏差。

　　“一旦金属板的封边出现松动，就容易被局部大风吹开。如果连接处能增加一些螺栓进行加固，屋面的固定就可以得到提升。”他认为。

　　大跨度悬挑风敏感度高

　　事实上，大型公共建筑屋面破坏、刮倒的现象并不只有T3独此一家，这些建筑往往都是一些大跨度结构建筑，屋盖往往质量轻、柔度大，其抗风压能力显得尤为重要。

　　首都机场采用的大跨度抽空三角锥钢网壳结构，屋顶呈人字形，而在这样的三维空间中，屋面没有一块板材的形状是一样的，是典型的异型建筑。

　　不过，瑞士注册建筑师、工程师协会驻华代表张万桑说：大跨度本身不意味着抗风荷载能力弱，而是大跨度结构建筑有大面积超出外墙面的部分，也就是悬挑，它的上下表面均受到风作用，实际受风相当于上下表面的合力，因此，是风荷载主要集中的部分，也是对风压最敏感的部分。

　　“这就好比张开的一把伞，风压越大，伞面前缘的负压也就越大。”他解释，悬挑的面积、前缘的外形等都将影响屋面风荷载的大小。

　　假设在试验中发现，悬挑局部承受的风压会过大，还是可以通过结构加固或者提升建筑材料物理性能的方式进行改进的。

　　张万桑说，局部结构加固的方式可以是对悬挑结构加钢拉杆进行加固，或者对悬挑根部结构的强度以及断面面积作出一定的预留量。

　　除此之外，屋面表皮与结构相附着的区域，附着的位置、强度以及方法，也要能够足够呼应前者抗风压的设计要求。这往往是通过厂家二次设计及施工过程来保证的，主要涉及工艺工法问题。

　　在他看来，如果T3航站楼建筑结构并没有出现问题，一般而言，问题最有可能出现在表层的固定上。

　　如果金属板是用螺丝固定在钢结构上的，一旦有一块板的螺丝防腐保护不够，曲面受力点没有找准，其固定能力就可能受到影响；或者是外表皮与结构之间、金属板与金属板之间的柔性处理不够，无法对局部大风产生的吸力起到很好的减弱作用等等。

　　风洞试验难保万无一失

　　不难理解，为了保证大跨度结构建筑的安全，准确计算其风荷载是非常重要的。但是，建筑物的风荷载影响因素众多，比如，百年一遇的大风、地面地形的粗糙度、屋面高度及坡度、周围建筑影响等。正是由于风载荷的影响难以预估，清华大学土木工程系教授钱稼茹表示，大型的、重点建筑必须通过建筑模型的风洞试验。

　　所谓的建筑风洞试验简单说就是依据运动的相对性原理，将建筑物模型放入人工制造的风管中，人为制造气流流过，模拟空气流动对工程结构所产生的压力，这也就是实验得出的建筑物的抗风参数。而模拟环境，主要是依靠气象部门对建筑所处地区长期观测记录，以及数理统计分析得出的风向、风速等情况来制定的。

　　T3航站楼第一次被风掀起后，官方解释，目前我国建筑设计国家标准是能抗击每秒26.8米的大风，也就是11级的风力，而T3航站楼棚顶是按照更高标准设计建设的，能抗击每秒28.3米的大风，也就是12级的风力。

　　不过，风洞试验很难包括特殊情况下的风力设计，因此，尽管它是目前建筑界应用检测抗风参数最为科学的方法，仍然不能确保万无一失。

　　而且，风洞试验给出的只是理论数据，建筑物实际可以承受的风压最终需要通过施工过程来实现。简言之，一旦施工过程出现纰漏，风洞试验就可能失去原有的价值。

　　设计、施工过程脱节

　　张万桑介绍，事实上，国内建筑行业的结构设计标准是比较高的，其安全系数的预留一定程度上甚至已经造成了浪费。因此，理论上不应该出现太多事故。

　　“问题在于，国内的建筑设计、结构设计、各个细部的二次设计等是层层脱节的。”他坦言。

　　“我们往往是花少量的成本请国外的建筑设计师做一个漂亮的概念设计，然后由国内的结构设计师接棒，在这个过程中，最初的设计方案很可能会走样。而一旦到了厂家和施工方进行二次设计衔接的阶段，建筑师就会大大放手，而由厂家和施工方主导。最终，不但建筑很难体现建筑师的原意，一旦出现事故，还会造成各方相互推诿责任的局面”。

　　与国内不同，西方建筑领域实行的是建筑师负责制，也就是说，整个建筑工程项目是由建筑师来组织形成结构、细部构造、机电等各个专业团队，把设计概念贯彻到最终实施层面。

　　这种责任总控的机制显然更强调整个项目实施的过程管理。他表示，尽管目前国内也开始重视建筑设计管理问题，但是，承接的工程管理公司未必精通建筑设计专业，所谓的过程管理，往往仅停留在对时间进度的控制上。

　　要奢侈品的面子，不要奢侈品的里子

　　近年来，国内的建筑审美似乎越来越走向一条个性化、夸张化的通道，如果说，建筑很大程度上是一个区域的文化载体，那么，它们的“标新立异”本也无可厚非。

　　“不过，目前，在国内一些新建航站楼中出现了一个悖论。”张万桑认为，那些追求形式上的独特背后，是与之不相匹配的不够深入的细化设计和施工。“这种看上去的形式和真实的粗糙，会在诸多细节中表现出来。”

　　事实上，一个朴素的建筑，如果拥有扎实、完美的建造技术，一样可以透出美来。相反，一座养眼的异型建筑建筑，如果要长久地伫立，即使不考虑建筑空间上的损失，仅考虑造价，也必定比普通建筑昂贵，甚至昂贵得多，那么，这种代价的必要性究竟在哪里。

　　在他看来，更为重要的是，如果真心对一件“奢侈品”抱有强烈的欲望，但却又不愿付出真正得到它所要花费的代价，那么，到手的只可能是一件“高仿品”。而规模如此之大的高仿品，最终只能由使用它的人们承担其所有的风险。