打造“试验利器” 护航建筑安全｜哈工大成功研制国际首套建筑冰雪环境多因素耦合模拟系统

近日，记者从哈尔滨工业大学获悉，为能够清晰认识风、雨、热等环境因素影响下，真实再现大跨空间结构屋面积雪环境，解决雪致工程灾害预防的重大问题，哈工大土木工程学院教授范峰团队打造了模拟极端冰雪气候的利器“大跨空间结构风—雨—热—雪全过程联合模拟试验系统”。

“近年来，全球极端冰雪灾害频发，大跨空间结构雪致工程灾害后果严重。”范峰介绍，在我国传统建筑结构设计中，如何科学确定复杂形状屋面的雪荷载，一直是困扰设计人员的难题。

“大跨空间结构风—雨—热—雪全过程联合模拟试验系统”为国际首套建筑冰雪环境多因素耦合模拟系统，堪称气候现象的“交响乐团”：大气边界层低温风洞可复现-20℃的低温大气风场；智能降雪模块通过核子器雾化与振动筛网协同，实现雪花晶体形态控制；双模式降雨系统由电磁阀阵列精细调控雨滴谱分布；太阳辐射方阵以红外热辐射灯模拟不同纬度日照强度；监测中枢实时追踪风—雨—热环境作用下雪的相变过程。

团队成员、哈工大土木工程学院副教授张清文介绍，风雪模块启动后，建筑模型屋面逐渐呈现自然堆雪过程；热辐射模块介入后，屋脊积雪渐成冰水混合物；降雨模块喷射的过冷水滴撞击积雪表面，瞬间形成冰壳。通过各子系统的配合使用，该系统可创造性地解决风、雨、热、雪多因素条件下，屋面积雪连续累积变化全过程模拟研究的问题，最大程度还原屋面积雪的周期性变化过程，从而获取大跨屋面雪荷载研究数据。此系统的研制为深入揭示大跨空间结构风—雨—热—雪耦合作用下，屋面积雪全过程演变机理提供了独一无二的试验平台。

今年3月，“大跨空间结构风—雨—热—雪全过程联合模拟试验系统”研制成功并通过国家验收。该系统已为多项国家重大建设项目屋面雪荷载的精准确定提供技术保障，并为服务国家极地战略提供可靠技术支撑。

张又元 张国龙 哈尔滨日报记者 纪天伟