仅仅经历了半小时左右的强降雨,竟导致如此重要的建筑屋面倒塌,其背后的物理工程原理是什么?其实,建筑雨水灾害与传统意义的暴雨洪涝灾害成灾机制是具有明显的差异的。暴雨洪涝灾害往往是由长时间的强降雨造成,而建筑雨水灾害则往往由短时间内的高强度降雨造成。当短时间屋面汇水量大于排水系统设计能力,雨水则会溢出排水系统,造成结构风险。
在短时间暴雨作用下,过量的雨水溢出了天沟,涌入了屋面夹层,汇集于漏斗形区域,对于支撑节点造成了极大的雨水荷载,从而导致关键支撑节点失效,继而引发后续屋面的倒塌,事故发生。
值得注意的是,印度规范在雨水荷载方面并未留有充分的冗余以应对短时间高强度降雨超越事件,规范规定如下:
相关条文仅简单的将雨水荷载定义为,极限降雨工况下可能的积水荷载与表2规定(此案例为0.75kN/㎡)的最不利值。
而在美规ASCE 7-22中,虽然未对降雨超越事件进行约束,但是却有如下条文:
可以看到,美标中雨水荷载不仅要考虑极限降雨工况下的屋面积水情况,同时还要考虑主排水系统完全失效的状态。而这种状态恰恰等效于发生超越降雨事件时,主排水系统因设计排水能力有限而发生溢水的情况。因此,若印度标准将这种情况纳入考量,机场屋面设计方案则无法通过荷载规范,事故或许可以避免。因此,造成事故的原因除了建筑屋面排水设计不合理以外,标准规范的鲁棒性较弱也是一个潜在的因素。