從成都市中心沿東南方向一路而下，在天府國際機場附近，成都未來科技城绛溪河生态軸内、機場南高速草池互通出口處一塊小山坡上，未來科技城首個地标建築——未來科技城展示館建設正如火如荼。根據規劃，明年該項目将正式竣工，屆時，如果從空中俯瞰，它就像一個從綠茵場上“長”出來的風車。

去年年底，未來科技城展示館設計方案出爐，由成都高投建設開發有限公司投資建設，四川省建築設計研究院有限公司負責技術設計工作。近日，四川省建築設計研究院有限公司傳來消息，曆時2個多月，未來科技城展示館風洞試驗圓滿成功，該試驗将給項目提供更精準科學的建設依據。

值得一提的是，此次試驗由風工程四川省重點實驗室承擔，該實驗室位于西南交通大學犀浦校區内，試驗中所使用的“西南交大XNJD-3風洞”建于2008年，也是目前世界最大的邊界層風洞，試驗段尺寸為22.5m(寬) ×4.5m（高）×36m（長），斷面尺寸位居世界第一，主要技術指标均已達到世界先進水平。

未來科技城展示館為何要進行風洞試驗？邊界層風洞是什麼？被業内人士稱為“大國重器”的風洞，又将給城市帶來什麼？

未來科技城展示館鳥瞰效果圖

未來科技城展示館項目選址落位圖

“風車”，轉起來了

風工程四川省重點實驗室坐落在西南交大犀浦校區一塊幽靜的草坪後。穿過長長的走廊，來到風洞實驗室模型加工區，這裡散落着此前進行過風洞試驗的諸多模型。最顯眼的，是2018年土耳其1915恰納卡萊大橋的模型和照片。

在模型加工區盡頭，研究人員拉開一扇厚重的大鐵門，風聲轟鳴，一股強風撲面而來。入目是一片空曠的空間，場地中央擺放着一個模型——最下方是一個直徑2米的轉盤，底座是一個直徑9米的坡地，模拟的是項目的地形，坡地最上方是一個直徑2.7米的未來科技城展示館模型，形似風車。模型以1:50的比例制作，依靠3D技術打印完成，模拟範圍為包括展示館在内的直徑約450米的區域。

西南交大風洞實驗室

模型前方有一堆小木塊，西南交通大學土木工程學院副教授許浒介紹說，自然界的風場非常複雜，不同的地形地貌和地表建築群等因素都會對其造成顯著影響，因此，我國《建築結構荷載規範》中根據不同環境條件将計算風荷載時的地面粗糙度分為四大類。這些小木塊就是用于模拟不同的粗糙度類型，專業術語為粗糙元。

更前方是一排塔狀的尖劈，它們和粗糙元組合，共同模拟大氣層邊界風剖面特征。在尖劈背面，是一塊“黑洞”，背後放置着巨大的風扇。風，就從裡面來。

當天實驗室的風速大概在6`7m/s，模拟的風速源自成都的大環境情況。風的方向是固定的，研究人員根據一定的時間和刻度旋轉轉盤，就能模拟自然界中任意方向的風，最後得到實驗數據。

這天是8月20日上午10點，成都未來科技城展示館正在此地進行風洞試驗。紅星新聞記者剛剛抵達現場時，研究人員正在轉動模型轉盤。

“你看，‘風車’轉起來了。”四川省建築設計研究院有限公司總工程師趙仕興指着模型對紅星新聞記者說。

工作人員正在記錄風洞實驗數據

未來科技城展示館模型正在進行風洞實驗

趙仕興是該項目的主要負責人之一，他告訴記者，未來科技城展示館建築方案主創為加州大學伯克利分校建築系設計主任Lisa Iwamoto和加州藝術學院建築系教授Craig Scott。2019年，兩人創作的水母展館概念方案曾獲2019年美國國家設計大獎，因項目造型複雜，技術難度高，最終未能落地實現。“但中國可以。”後來，成都未來科技城采用了該方案，兩位主創人員結合成都本地丘陵地貌及绛溪河生态帶，進行了進一步的優化和提升，就有了現在的展示館。

“風洞試驗民用領域一般用于大跨度橋梁和超高層建築。但近年來，随着建築造型越來越複雜，技術要求越來越高，利用傳統的技術手段進行計算會存在較大的誤差，可能帶來安全隐患或材料浪費。”趙仕興說，就未來科技城展示館而言，項目不算很高很大，但風環境複雜，且建築造型獨特，風洞試驗的研究成果會給項目的建築結構設計、幕牆設計提供一個精準科學的依據。目前，該項目正在建設中，得到實驗數據後，也将根據數據進行設計的完善修正，保證安全可靠和經濟合理。

談過程：

複雜建築的縮尺模型設計和制作安裝是最難的部分

“風洞試驗是一個非常複雜的過程，每個環節都需要大量專業理論和技術進行支撐。但從操作層面而言，整個試驗最難的部分，是複雜建築的縮尺模型設計和制作安裝。同時，還要考慮地形。”許浒說，這個項目的試驗縮尺比例達到1:50，這種規模的縮尺模型在建築結構風洞試驗中并不多見。整個模型表面共布置了近900個測點，測點的位置和密度則是通過高精度數值風洞模拟進行确定。因為存在大量造型複雜的空間曲面，最開始想用傳統方法制作模型，但效果不滿意，中途進行過返工修改。單是模型制作，就花費了一個多月時間。

該項目另一個重要特點是地形。“地形會非常顯著地影響風的繞流特性，這個項目的建築造型與地形條件較為特殊，要準确測試風荷載，最好将地形一并做出來。”采用3d打印技術制作的坡地模型能充分考慮局部地形對建築風場的影響。

此外，試驗設備和試驗方法也很重要。在試驗過程中，研究人員需将模型進行組裝，還需不斷更換調試設備連接，整個試驗過程将持續一到兩天時間。

未來科技城展示館形似風車

“除了建築，風洞廣泛應用于汽車、高鐵、運載火箭等領域的試驗測試，是進行空氣動力實驗最常用、最有效的工具。”許浒說，西南交大XNJD-3風洞作為目前世界最大的邊界層風洞，幾乎能夠模拟工程結構可能遭遇的地球表面最強自然風的作用，特别在模拟橋梁面對大風時的抗風試驗上貢獻頗多。

近年來，該風洞先後完成了國内外100多座大橋的風洞試驗，包括世界上最長10座懸索橋中的5座，最長10座斜拉橋中的4座。著名的港珠澳大橋、滬通公鐵兩用長江大橋、深中通道伶仃洋大橋等工程建設中都有該風洞的“貢獻”。特别是跨度達到2023米的世界第一懸索橋——土耳其1915恰納卡萊大橋，通過全球招标，最後在這裡完成了風洞試驗。

“當下，風工程是一個非常熱門的領域。”許浒說，近年來一些“出圈”的事件，也讓風工程走入大衆視野。比如前段時間深圳賽格大廈樓體晃動，以及去年虎門大橋晃動事件，都與風與結構的相互作用有關。

談意義：

“大國重器”為建築設計提供更多可能

風洞也在改變建築業。趙仕興提到，現在很多新穎的建築物，都會用風洞試驗來提供更加科學精确的決策依據。放在以前，這樣的事完全不可能實現。一來，以前的建築比較簡單，通過傳統的技術手段即可；二來，那時經濟條件不允許，民用風洞實驗室也極少。

“在風工程技術标準中，風洞試驗是最靠譜的辦法。對于任何一個建築而言，隻有一次建設機會，所以不能失敗。這也是很多重大項目一定要進行風洞試驗的原因。”他将風洞實驗室比做“大國重器”，是軍用高科技反哺民間的方式和手段。“有了它，像未來科技城展示館這樣精美的建築，也能從紙上變成現實。”

“它也是國家強盛、經濟實力強大的體現。”趙仕興表示，模型風洞試驗和高精度數值風洞模拟技術結合，極大縮短了技術實施周期，提高了技術實施精度和可控性。

展館内部效果

未來科技城項目是四川省建築設計研究院有限公司在西南交大風洞實驗室進行的第四個項目，未來将有更多項目與實驗室進行合作，這些項目或将包含海内外設計項目，都是“成都智造”強強聯合的體現。

業内人士口中的“大國重器”，可以給城市帶來什麼？

許浒認為，從行業來看，‌‌土木工程經過多年發展，從‌‌早期的“經驗型”設計，到現在越來越精細越來越科學，從隻簡單滿足于其使用功能，到滿足各種性能需求，在建築抗風設計理論和方法進步過程中，風洞試驗都是其重要支撐，同時，高精度的數值風洞模拟技術亦有效提高了複雜建築設計建造的數字化水平。“深圳賽格廣場和虎門大橋事件也說明，我們在風工程領域仍需不斷探索。風洞，将為未來行業探索和進步提供重要支撐。”

由于具有世界上最大的邊界層風洞斷面尺寸，很多複雜的大型工程項目隻能在該實驗室進行，因此實驗室一年四季都在排隊。而大量的項目實驗，也将為實驗室積累更多數據，未來或将有更多成果出現。“越來越多人會知道，在四川，在成都，有這樣一個風洞實驗室。‘成都智造’也會在國際的建築設計上發揮至關重要的作用。”許浒說。

紅星新聞記者 彭祥萍 攝影記者 呂國應

編輯 陳怡西

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