强化模拟实验，运用多种新材料、多项新工艺——
让秦岭站无惧风雪屹立南极
□何亮 矫阳
字数：2187
2024-07-31
版名：文化
日前，“雪龙”号极地考察船停靠山东青岛，标志着中国第 40 次南极考察圆满结束。随队出征的南极建设者凯旋，他们共同见证了秦岭站的建成、开站。
秦岭站是我国继长城站、中山站之后的第3个常年考察站，也是我国首个面向太平洋扇区的南极考察站。它西临南森冰架，东临终年不冻的特拉诺瓦湾冰间湖。独特的区位和环境特点，使秦岭站成为独一无二的海洋观测研究站点和极地科学考察的理想之地。
2012年11月，中国第29次南极科考队开启新建南极考察站选址调研。2024年2月，中国第40次南极考察队完成秦岭站建设、顺利开站。历经10多年艰苦努力，秦岭站完成选址、设计、论证、建造，巍然屹立于南极罗斯海。
风洞测试考验新站设计
“秦岭站最初的‘相貌’并非如此。”中国建设科技集团所属中国建筑设计研究院副总建筑师、秦岭站总设计师段猛说，2017年秦岭站的设计概念还是一个分体布局，尽管强调功能集中，但不像如今这般结构紧凑。
随着南极科考不断深入和科学实验的论证，秦岭站的设计越来越合理。
为了让秦岭站“任尔东南西北风，我自岿然不动”，段猛带领的设计团队要赋予秦岭站抵抗17级大风的能力。“我们在秦岭站设计建设方案确定之后立即进行试验，对设计进行验证。”段猛说，其中最重要的就是模拟南极环境的风洞试验和吹雪试验。
恩科斯堡岛风力强劲，但风向相对稳定。段猛和团队成员要通过试验，找到大风与建筑主体的合理夹角，并通过合理设计，达到减少迎风面同时积雪不会大量留存的效果。
“等比例缩小的秦岭站模型表面共有800多个测压点。我们将模型放置在长96米的风洞中，测试秦岭站表面承受的风压力以及变化状态。”段猛表示，借助风洞试验得出的重要数据，设计师能更好地调整建筑结构、选择合适的建筑材料，让秦岭站在遭遇同等风况下安然无恙。
“吹雪试验主要测试在不同风速和时长下，秦岭站地面积雪厚度变化，以此判定科考站设计的人员出入口是否合理。”段猛介绍，秦岭站设计建造目标之一，是让风在穿过建筑时能将雪径直带走，减少建筑周边积雪的存在，方便科考站高效运行。
革新极地气候建造技术
秦岭站的建筑造型，从空中俯瞰就像一颗十字星，其设计理念源于郑和下西洋用的南十字星导航。但从下往上看，秦岭站的主楼被数十根立柱稳稳托举，伫立在临海岩壁之上。
“将主体建筑底层架空，正是一种典型的兼具防风与抗雪埋功能的建筑方式。”中国建设科技集团所属中国建筑设计研究院建筑设计师、秦岭站副总设计师祝贺说。
“秦岭站主体建筑采用轻质高强钢结构，常年强烈的下降风让屋顶难以形成积雪，但却容 易 把建 筑 物‘ 连 根拔起’。”作为秦岭站设计驻场代表，祝贺介绍，为了抵抗强风，秦岭站的选址位置有稳定基岩，立柱下方的预应力岩石锚杆嵌固在数米深的基岩中。这让秦岭站就像停泊的航船抛出船锚一样，牢牢地锚固于地面。
除了技术手段，在选址与设计之初，秦岭站设计团队还充分借助大自然的力量减弱强风侵袭。在秦岭站西侧上风向矗立一座海拔40米的山丘，成为秦岭站主体建筑避风的一道屏障。
巧借地形优势，建设人员运用适应极地气候的建造技术，使得秦岭站主体建筑与周围环境有机融合。
“秦岭站极具 现代化和科技感，和以前见过的南极考察站都不一样。”对中铁建工集团南极项目部项目经理郑迪来说，以十字星为造型灵感的秦岭站，令多次赴南极建设考察站的他感到十分新鲜。
围绕秦岭站建设装配式考察站、节能考察站、实用型考察站的目标，郑迪项目团队再创模块化、信息化建造技术，并运用多种新材料、多项新工艺。所谓模块化建造技术，就是钢构件和功能模块采用国内加工、现场拼装的形式。信息化建造技术则是通过 BIM技术实现从考察站结构到建筑的三维模拟。
“项目团队大量采用轻质高强建筑材料与相关技术，解决了钢材‘冷脆现象’，可承受室内外气温大幅交替变化、零下60摄氏度超低温和海岸环境强腐蚀。”郑迪表示，秦岭站主体工程的成功建设，推动了我国极地气候建造技术不断革新。
经受72小时飓风“洗礼”
秦岭站建筑面积5244平方米，共有构件 4134 件，零件49989件……要在60天极地施工窗口期内完成中国南极建站史上面积最大的单体建筑，建设团队既要在国内做好周密的准备工作，也要应对南极现场充满挑战的复杂情况。
2024 年1月 13 日，随着最后一根钢梁成功吊装，秦岭站主楼主体结构封顶。与此同时，功能模块全部安装完毕。这标志着距离新站建成投用越来越近了。
正当建设工作有条不紊地推进时，一个坏消息突然传来：未来两天，最大风速可达到每秒35米以上，相当于12级飓风。秦岭站将迎来开站以来遭遇的最强风，很可能导致已经 安装的幕墙板被吹走。此时，距离幕墙板全部封闭还有3天工期。
考察队当即与中国极地研究中心、国家海洋环境预报中心联系，相关设计院所、风洞实验室单位凌晨接到任务后，立刻开展工程风险评估，最终决定将建设中的秦岭站迎风面紧急封闭。
“一场与时间赛跑的突击战打响！”祝贺对于这段经历记忆犹新：800多斤的幕墙板，在大风中就像飘摇的树叶，难以控制；40多名建设者分成5队，用牵引绳控制着幕墙板。在现场所有队员的配合下，最后一块幕墙板在飓风来袭前稳稳就位。
就在施工作业全部完成后的几个小时，12级飓风来了。飓风裹挟着地面积雪掀起了漫天迷雾，能见度不足5米。建设者们排成一排，拉着一根绳子，往返于工地和宿舍之间。在经历 72小时飓风“洗礼”之后，秦岭站工地毫发无损。段猛表示：“尽管事发突然，但是能经受住真实环境下的风雪‘检验’，让我们建设信心倍增。”
（据《科技日报》，有删节）
秦岭站是我国继长城站、中山站之后的第3个常年考察站，也是我国首个面向太平洋扇区的南极考察站。它西临南森冰架，东临终年不冻的特拉诺瓦湾冰间湖。独特的区位和环境特点，使秦岭站成为独一无二的海洋观测研究站点和极地科学考察的理想之地。
2012年11月，中国第29次南极科考队开启新建南极考察站选址调研。2024年2月，中国第40次南极考察队完成秦岭站建设、顺利开站。历经10多年艰苦努力，秦岭站完成选址、设计、论证、建造，巍然屹立于南极罗斯海。
风洞测试考验新站设计
“秦岭站最初的‘相貌’并非如此。”中国建设科技集团所属中国建筑设计研究院副总建筑师、秦岭站总设计师段猛说，2017年秦岭站的设计概念还是一个分体布局，尽管强调功能集中，但不像如今这般结构紧凑。
随着南极科考不断深入和科学实验的论证，秦岭站的设计越来越合理。
为了让秦岭站“任尔东南西北风，我自岿然不动”，段猛带领的设计团队要赋予秦岭站抵抗17级大风的能力。“我们在秦岭站设计建设方案确定之后立即进行试验，对设计进行验证。”段猛说，其中最重要的就是模拟南极环境的风洞试验和吹雪试验。
恩科斯堡岛风力强劲，但风向相对稳定。段猛和团队成员要通过试验，找到大风与建筑主体的合理夹角，并通过合理设计，达到减少迎风面同时积雪不会大量留存的效果。
“等比例缩小的秦岭站模型表面共有800多个测压点。我们将模型放置在长96米的风洞中，测试秦岭站表面承受的风压力以及变化状态。”段猛表示，借助风洞试验得出的重要数据，设计师能更好地调整建筑结构、选择合适的建筑材料，让秦岭站在遭遇同等风况下安然无恙。
“吹雪试验主要测试在不同风速和时长下，秦岭站地面积雪厚度变化，以此判定科考站设计的人员出入口是否合理。”段猛介绍，秦岭站设计建造目标之一，是让风在穿过建筑时能将雪径直带走，减少建筑周边积雪的存在，方便科考站高效运行。
革新极地气候建造技术
秦岭站的建筑造型，从空中俯瞰就像一颗十字星，其设计理念源于郑和下西洋用的南十字星导航。但从下往上看，秦岭站的主楼被数十根立柱稳稳托举，伫立在临海岩壁之上。
“将主体建筑底层架空，正是一种典型的兼具防风与抗雪埋功能的建筑方式。”中国建设科技集团所属中国建筑设计研究院建筑设计师、秦岭站副总设计师祝贺说。
“秦岭站主体建筑采用轻质高强钢结构，常年强烈的下降风让屋顶难以形成积雪，但却容 易 把建 筑 物‘ 连 根拔起’。”作为秦岭站设计驻场代表，祝贺介绍，为了抵抗强风，秦岭站的选址位置有稳定基岩，立柱下方的预应力岩石锚杆嵌固在数米深的基岩中。这让秦岭站就像停泊的航船抛出船锚一样，牢牢地锚固于地面。
除了技术手段，在选址与设计之初，秦岭站设计团队还充分借助大自然的力量减弱强风侵袭。在秦岭站西侧上风向矗立一座海拔40米的山丘，成为秦岭站主体建筑避风的一道屏障。
巧借地形优势，建设人员运用适应极地气候的建造技术，使得秦岭站主体建筑与周围环境有机融合。
“秦岭站极具 现代化和科技感，和以前见过的南极考察站都不一样。”对中铁建工集团南极项目部项目经理郑迪来说，以十字星为造型灵感的秦岭站，令多次赴南极建设考察站的他感到十分新鲜。
围绕秦岭站建设装配式考察站、节能考察站、实用型考察站的目标，郑迪项目团队再创模块化、信息化建造技术，并运用多种新材料、多项新工艺。所谓模块化建造技术，就是钢构件和功能模块采用国内加工、现场拼装的形式。信息化建造技术则是通过 BIM技术实现从考察站结构到建筑的三维模拟。
“项目团队大量采用轻质高强建筑材料与相关技术，解决了钢材‘冷脆现象’，可承受室内外气温大幅交替变化、零下60摄氏度超低温和海岸环境强腐蚀。”郑迪表示，秦岭站主体工程的成功建设，推动了我国极地气候建造技术不断革新。
经受72小时飓风“洗礼”
秦岭站建筑面积5244平方米，共有构件 4134 件，零件49989件……要在60天极地施工窗口期内完成中国南极建站史上面积最大的单体建筑，建设团队既要在国内做好周密的准备工作，也要应对南极现场充满挑战的复杂情况。
2024 年1月 13 日，随着最后一根钢梁成功吊装，秦岭站主楼主体结构封顶。与此同时，功能模块全部安装完毕。这标志着距离新站建成投用越来越近了。
正当建设工作有条不紊地推进时，一个坏消息突然传来：未来两天，最大风速可达到每秒35米以上，相当于12级飓风。秦岭站将迎来开站以来遭遇的最强风，很可能导致已经 安装的幕墙板被吹走。此时，距离幕墙板全部封闭还有3天工期。
考察队当即与中国极地研究中心、国家海洋环境预报中心联系，相关设计院所、风洞实验室单位凌晨接到任务后，立刻开展工程风险评估，最终决定将建设中的秦岭站迎风面紧急封闭。
“一场与时间赛跑的突击战打响！”祝贺对于这段经历记忆犹新：800多斤的幕墙板，在大风中就像飘摇的树叶，难以控制；40多名建设者分成5队，用牵引绳控制着幕墙板。在现场所有队员的配合下，最后一块幕墙板在飓风来袭前稳稳就位。
就在施工作业全部完成后的几个小时，12级飓风来了。飓风裹挟着地面积雪掀起了漫天迷雾，能见度不足5米。建设者们排成一排，拉着一根绳子，往返于工地和宿舍之间。在经历 72小时飓风“洗礼”之后，秦岭站工地毫发无损。段猛表示：“尽管事发突然，但是能经受住真实环境下的风雪‘检验’，让我们建设信心倍增。”
（据《科技日报》，有删节）
