維修機庫的設(shè)計日趨先進(jìn)

Lindsay Bjerregaard

先進(jìn)的維修機庫不僅可以更能承受極端條件，而且可為維修人員提供更安全、更便利、更舒適的工作環(huán)境，有助于提高維修效率，降低維修成本。因此，機庫的設(shè)計非常重要。

今年年初，美國航空公司（AmericanAirlines）正在籌備為其在芝加哥奧黑爾國際機場興建的價值2，15億美元的飛機維修機庫舉行剪彩儀式。盡管該城市冬季寒冷，但維修人員已經(jīng)可以在該維修機庫內(nèi)舒適地工作。這說明，即使是在世界上自然條件非常極端或嚴(yán)苛的地區(qū)，維修機庫也可以設(shè)計得很好。

美國航空公司位于芝加哥的這一維修機庫南北方向長約180多米（614英尺），雙滑動門在寒冷天氣下打開時會造成巨大的熱量損失，因此，負(fù)責(zé)該項目建設(shè)的Ghafari Associates公司的建筑師希望通過先進(jìn)的空氣循環(huán)系統(tǒng)使機庫內(nèi)保持合適的工作溫度。據(jù)Ghafari Associates公司透露，新機庫采用了直燃式加熱裝置和大型熔爐組合，大型熔爐可以快速產(chǎn)生大量的熱量，再加上低速風(fēng)扇進(jìn)行循環(huán)散熱。此外，風(fēng)扇還可以在較熱的天氣中提供被動制冷效果，同時當(dāng)兩個機庫的門同時打開時，還可以形成自然通風(fēng)。

機庫的保溫f生在溫度調(diào)節(jié)中起著重要作用。Rubb Building Systems公司生產(chǎn)的覆蓋重型管材級PVC的鋼結(jié)構(gòu)機庫，采用名為Thermohall的專利保溫系統(tǒng)。Thermohall是由兩層填充了高密度隔熱材料的PVC組成，從而形成一個隔熱的“毯子”，包裹在機庫周圍使其保溫。

但在極冷的溫度下，鋼材料本身也可能會出現(xiàn)問題。鋼不能很好地適應(yīng)寒冷環(huán)境，遇冷也有可能會發(fā)生脆性斷裂。REIDsteel公司為蒙古國的伊斯尼斯航空（EznisAirways）建造機庫時就遇到過這一問題。蒙古國最低氣溫可達(dá)-20°C～-30°C（-4T～22T）。鋼材料需要經(jīng)過多種處理過程以防止斷裂，且在施工期間 需要對如機庫外層和螺栓等構(gòu)件進(jìn)行預(yù)熱以防止碎裂。

Rubb Building Systems公司指出，伊斯尼斯航空維修機庫的前門之間有一個獨特的開口，當(dāng)飛機機頭定位在開口時，機頭周圍會被充氣密封，以防止外部空氣進(jìn)入。因此可以在不完全打開機庫門的情況下圍繞機頭進(jìn)行維修工作，有效避免過多的熱量損失。

在冬季氣候極端的地區(qū)建造機庫時，積雪載荷是機庫建設(shè)過程中需要考慮的另一個因素。Ghafari Associates認(rèn)為，積雪的重量是機庫結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分，對于大跨度機庫來說尤其重要。機庫頂需要基于當(dāng)?shù)仡A(yù)期的最大降雪量并依據(jù)建筑規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，在國際上不同國家的要求可能有所不同。盡管大多數(shù)國家都接受國際建筑規(guī)范，但有時當(dāng)?shù)氐囊罂赡芨鼮閲?yán)格。

例如，美國的大多數(shù)建筑的規(guī)范要求都非常明確，很少有出現(xiàn)偏離規(guī)范的建筑。在規(guī)范要求中清楚地說明了在某種情況下必須做到什么。而且在土耳其等其他國家，學(xué)術(shù)機構(gòu)經(jīng)常會參與研究特定建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而提出科學(xué)的工程解決方案。

目前，Ghafari Associates公司正在新伊斯坦布爾哈瓦里馬尼機場（IstanbulHavalimani Airport）為土耳其航空公司建造世界上最大的飛機維修中心。該地區(qū)不僅氣候寒冷，還會受到地震的威脅。該維修中心將使用類似于美國航空奧黑爾機庫的空氣循環(huán)系統(tǒng)，還將采用輻射式地暖系統(tǒng)，以保證維修人員可以在舒適的環(huán)境中工作。由于該地點位于北安納托利亞斷裂帶的馬爾馬拉板塊上，因此土耳其航空公司的機庫需要按照最高抗震標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計建造。

在這樣的地震敏感區(qū)域建造機庫，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)具有更大的靈活性或延展性，以便在地震發(fā)生時能夠吸收巨大能量。因此這種機庫需要更多的鋼材用于結(jié)構(gòu)支撐，其結(jié)構(gòu)也就隨之更為復(fù)雜，且建造成本更高。

當(dāng)然，好在飛機機庫占地面積較大且重量較輕，且地震更多的是使建筑物在地面平移，所以有兩種建筑設(shè)計方法適用于該地區(qū)的機庫建設(shè)。

第一種方法是設(shè)計一個靈活的機庫，使其可以平動，如Rubb BuildingSystems公司生產(chǎn)覆蓋重型管材級PVC的鋼結(jié)構(gòu)機庫。與標(biāo)準(zhǔn)金屬結(jié)構(gòu)的機庫相比，纖維材質(zhì)結(jié)構(gòu)的機庫優(yōu)勢在于其可以更容易地接受地面沉降，這也讓機庫有了更靈活的基礎(chǔ)。

第二種方法是設(shè)計一個可以與地面板塊一起移動且能在地震中保持剛性的機庫，如REID steel在阿富汗坎大哈為洛克希德c-130飛機建造的一座機庫。該公司指出，機庫的后部有一個非常寬的支撐系統(tǒng)，可以分散地震時機庫左右移動時產(chǎn)生的負(fù)荷。

此外，支撐系統(tǒng)對于承受高風(fēng)速（如颶風(fēng)等）也是至關(guān)重要的。REID steel指出，在像颶風(fēng)等高風(fēng)速度下打開機庫大門可以立即將機庫的屋頂吹掉。因為當(dāng)打開機庫的大門時，風(fēng)吹進(jìn)機庫會使其像氣球一樣迅速膨脹，因此，機庫必須設(shè)計為可承受一定升力的結(jié)構(gòu)，且屋頂結(jié)構(gòu)和墻壁也必須設(shè)計為既可以吸收能量、又能夠抵御任何破壞的結(jié)構(gòu)。因為即使是陣風(fēng)也會引起機庫結(jié)構(gòu)彎曲。

在這種氣候惡劣的地區(qū)，REID steel利用其已獲得專利的Union Jack支撐系統(tǒng)，可將承受荷載從屋頂桁架底部轉(zhuǎn)移到墻體。雖然，通常鋼結(jié)構(gòu)可以彎曲和重新分配周圍的受力，但如果屋頂中少許面板被風(fēng)掀起，則固定在機庫屋頂上的覆層板會被一片片地剝離。為了應(yīng)對颶風(fēng)等惡劣天氣，REID steeljE在使用3D建模評估機庫所能承受的風(fēng)力。該技術(shù)在過去10年里通過運用一種名為“建筑信息模型”（building information modeling）取得了進(jìn)展，該技術(shù)可以按需設(shè)計強度，可以對機庫周圍的氣流進(jìn)行建模，非常有利于以更低的成本建造更安全的機庫。更為重要的是，該技術(shù)允許同行業(yè)內(nèi)輕松、自由地在不同類型的軟件之間進(jìn)行模型共享。

盡管Rubb Building Systems公司生產(chǎn)覆蓋重型管材級PVC的鋼結(jié)構(gòu)機庫機構(gòu)牢固，但其仍然很容易在颶風(fēng)中被撕裂。在這種情況下，該機庫的優(yōu)勢是框架足夠堅固，可以保持站立，纖維材質(zhì)結(jié)構(gòu)也可以很容易地完成快速更換。

然而，在沿海和熱帶環(huán)境中，另一個需要考慮的因素是陽光和海水帶來的老化和腐蝕。Rubb公司指出，熱浸鍍鋅是防止鹽侵蝕機庫鋼結(jié)構(gòu)的最佳防腐措施。同時，該公司生產(chǎn)的聚氯乙烯織物可以阻擋陽光和熱量，在降解和更換之前可以使用約10-15年，而該型織物在其他環(huán)境下通常可以使用20-30年。

在機庫建設(shè)中充分利用太陽能是當(dāng)前的一種創(chuàng)新機庫建設(shè)方式。Rubb公司已經(jīng)開始將太陽能電池板整合到機庫中，如果建筑朝向正確則可大幅縮減機庫的采暖成本。

Ghafari Associates公司在其為土耳其航空新建的飛機維修中心中融入了許多節(jié)能措施，如太陽能、高反光地板系統(tǒng)及雨水收集系統(tǒng)。該公司認(rèn)為，隨著節(jié)能照明控制和智能建筑管理系統(tǒng)等各種智能建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來的維修機庫將融合許多新的創(chuàng)意元素。

此外，在機庫建造中，關(guān)于機庫內(nèi)Wi-Fi和無線移動數(shù)據(jù)的部署也非常重要。因為這些技術(shù)都有助于提高生產(chǎn)力、提高生產(chǎn)安全水平。