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随着全球变暖的加速,大部分建筑会发生些什么变化?


图1 白蚁对建筑外部的损坏 (图片来源:wikipedia).
气候变化会影响我们生活的方方面面—包括我们居住和工作的建筑。例如,在美国,大多数人有约90%的时间是在室内度过的。气候变化正从根本上改变着这些建筑最初被设计运转时的环境条件。
建筑师和工程师在设计建筑物和其他结构,比如桥梁时,需要让建筑可以在当地的气候参数内运行。建造时所使用的材料以及遵循的设计标准需要能够承受预期的温度范围、降雨、降雪和风力,以及任何可能的地质问题,如地震、地陷和地下水位。
当这些参数中的任何一个超标时,建筑物的某些方面就可能会失效。如果有大风,一些屋顶的瓦片可能会被刮走。如果经过几天的大雨,地下水位上升,地下室可能会被淹没。这是正常的,而且这些问题不可能在设计时完全避免。类似的事件发生之后,这些损坏可以人为修复,并采取额外的措施来降低事故再次发生的风险。
但是,气候变化将导致新情况的发生,这些气候参数会更频繁地超标,甚至达到大幅超标的程度。一些变化,如更高的平均气温和湿度,将会变成永久性的。从前被认为是百年一遇的洪水很可能会成为经常发生的事情。
这些改变带来的部分影响是非常明显的。房屋将更容易过热,使居民的生命处于危险之中,这就是最近发生在北美的“热穹顶”现象。洪水将更频繁地发生,并淹没更多的地区,以至于一些地方可能不得不被放弃。威尔士地区的Fairbourne村已经被确定为一个可能被放弃的候选地。气候变化委员会最近的一份报告中强调,英国未能对这两种气候变化带来的威胁采取行动。
在某种程度上,这些影响将是局部性并可控制的,并且补救措施非常简单。例如,用遮阳篷或百叶窗遮挡窗户,良好的隔热和充足的通风,可以减少房屋过热。但更令人担忧的可能是气候变化的隐性影响,它会以不太明显的方式逐渐破坏建筑的核心功能。
白蚁侵蚀和沥青融化
更剧烈的刮风和降雨将导致建筑外部覆层更快恶化和更频繁的泄漏。温度升高将扩大一些昆虫的生活区域。其中包括可能造成重大结构性破坏的食木白蚁,或携带疟疾的蚊子,因此我们必须对生活空间进行再设计,以保护自己免受其害。
材料随着温度的升高而膨胀,尤其是金属,一旦超过其设计的承受能力,它们就会被压垮。拿中国深圳的一座摩天大楼来说,高温是导致楼体摇晃,被迫进行人群疏散的部分原因,因为钢架在高温下会被拉伸。极端的温度甚至会导致一些材料融化,由于道路表面的沥青层变软,最终导致道路“出血”。
地陷—建筑结构下方的地面塌陷,导致建筑开裂或倒塌的现象—预计在全球变暖的情况下会更经常发生。地基位于粘土中的建筑物特别容易受到影响,因为土壤会在吸水时膨胀,然后在干燥时变硬和收缩。不断变化的降雨模式将加剧这种情况,例如,在未来50年里,英国超过10%的房产将受到地陷的影响。
混凝土癌
也许最令人担心的是气候变化将对钢筋混凝土(地球上使用最广泛的材料之一)产生何种影响。从摩天大楼和桥梁到家家户户窗户上方的门楣,钢筋混凝土几乎无处不在。钢筋混凝土的制作方法是将钢条放在模具中,然后将湿混凝土倒进去。干燥后,即可产生非常坚固的结构。
但是,更温暖潮湿的气候会对这种材料的耐久性造成严重破坏。当混凝土内的钢筋受潮时,它会生锈和膨胀,使混凝土开裂,从而削弱建筑结构,这一过程有时被称为“混凝土癌”。
沿海地区的建筑物特别容易受到影响,因为海水中的氯化物会加速生锈。海平面上升将提高地下水的水位,并使其咸化,这会影响建筑物的地基,而盐雾也将在更大的风中进一步扩散。
与此同时,混凝土会受到碳化作用的影响。在这个过程中,空气中的二氧化碳与水泥反应,形成一种不同的化合物—碳酸钙。该过程降低了混凝土的酸碱度,使钢材更容易受到腐蚀。自20世纪50年代以来,全球大气中的二氧化碳水平已经从约300 ppm(百万分之300)增加到远超400 ppm。更多的二氧化碳意味着更多的碳化。

图2 建筑物外层碳化损伤 (图片来源:wikipedia)
最近,美国迈阿密一栋公寓倒塌的悲剧,可能是全球变暖这一过程加速的早期预警。虽然倒塌的确切原因仍在调查中,但有人认为它可能与气候变化有关。
当地市长Charles Burkett的总结道出了许多人的困惑:这种情况不可能发生。在美国,你不会看到任何建筑物倒塌。
无论该事件与气候变化的联系是否被证实,它仍然敲响了警钟,让我们意识到建筑的脆弱性。它也为一个关键问题提供了确切证明:财富并不能保护我们免受气候变化的影响。富裕国家有财政影响力来更快地适应和减轻这些影响,但无法从根源上消除它们。气候变化在全球范围内是无差别的,无论在世界的哪个地方,建筑物都容易受到影响。如果真有差别的话,发达国家的现代建筑相比简单的传统建筑,有更多可能出问题的地方。

图3 沿海地区公寓倒塌 (图片来源:wikipedia)
我们唯一的选择是对建筑进行改造,以适应它们在运作时面对的不断变化的气候参数。我们越早开始改造现有建筑并建造能够抵御气候变化的新建筑,就能取得越好的效果。
撰文:Ran Boydell,赫瑞瓦特大学可持续发展专业客座讲师
翻译:张楚
审校:郭晓
引进来源:theconversation
本文来自:中国数字科技馆
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