屋頂的材料類似於蹦床所用的織物，不難想象為什麼上個月明尼阿波利斯的休伯特·H·漢弗萊巨蛋體育場會被43釐米的積雪壓垮。也許更難想象的是，為什麼有人會考慮保留一個大多數工程師都認為過時的充氣圓頂體育場。法醫調查員和工程師仍在研究12月12日的事故，儘管尚不清楚是否有任何聯邦機構被召集進行調查。
在壓力之下，很少有充氣體育場
大多數體育場要麼有桁架支撐的屋頂，要麼根本沒有屋頂。充氣屋頂通常是圓頂形的，因為這樣可以為加壓空氣提供最佳體積以保持形狀。
屋頂織物是柔韌的，通常由拉伸玻璃纖維或聚酯製成，呈半球形，並透過重物固定在地基上。位於屋頂下方的充氣風扇使圓頂保持充氣狀態，並吹入環繞建築物的公共管道。然後，空氣透過管道輸送到內部競技場。只要體育場內部的氣壓等於或超過外部力量（例如風、雪甚至地震所施加的力量），充氣圓頂結構的屋頂就能保持穩定。所有此類系統都依賴於地面上的兩種型別的出口門和一個可以用來幫助調節壓力的旋轉門。
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紐約州錫拉丘茲大學2.7公頃的凱里爾穹頂體育館的總經理皮特·薩拉說，他們是美國僅有的三個永久性充氣足球場之一——第三個是密歇根州龐蒂亞克的銀色穹頂體育場。
而巨蛋體育場目前是國家橄欖球聯盟中唯一一個仍在使用的充氣體育場。銀色穹頂體育場的前居民底特律雄獅隊自2002年福特球場開放以來就一直在那裡比賽。銀色穹頂體育場現在用於音樂和各種體育賽事。
愛荷華州北部大學（U.N.I.）在雪暴期間屋頂多次坍塌後，於1994年更換了其充氣系統。加壓的 RCA 圓頂（以前稱為 Hoosier Dome，是 NFL 印第安納波利斯小馬隊的主場）也不復存在。另一個氣穹，溫哥華的 BC Place，2010年冬季奧運會開幕式在此舉行，目前正在更換為可伸縮的織物屋頂。薩拉說，這座體育場大約與1980年9月開放的凱里爾體育場同時建造。
U.N.I. 也去除了屋頂的充氣部分——[雖然]仍然有一個織物中心，但不再用空氣支撐了，”薩拉說。“U.N.I. 圓頂是我們這一代的產物——現在它是一個混合體，”他指出。
但是凱里爾穹頂體育場將繼續保留。薩拉說，它一直受到適當的檢查和維護，並指出錫拉丘茲的降雪量比明尼阿波利斯多。此外，即使一天半的時間內降雪多達1.2米，以及這個冬天該地區已經降下的2米積雪，凱里爾屋頂也能承受住。“我們預測下雪時的典型做法是，我們會進行一系列的檢查和平衡以及協議……以保持屋頂上沒有積雪，”他說。
1970年有效的方法
充氣圓頂背後的技術由已故建築師和工程師大衛·蓋格推廣，他為日本大阪的 70 年世博會設計了美國館；但充氣圓頂的出現早於蓋格。美國專利商標局顯示了 沃爾德瑪·A·巴里於 1958 年 4 月提交的充氣結構檔案中的圖片。
然而，即使是蓋格也可能預見到這項技術已經過時。他的設計已經發展為非加壓的索穹頂結構，例如他在佛羅里達州聖彼得堡的佛羅里達陽光海岸穹頂（現稱為熱帶球場）的屋頂上的工作。
最近，一些具有充氣支撐的“張拉整體”圓頂（一種仍常用於其他體育設施（如網球場）的結構系統）的體育場正在關閉。“張拉整體”是未來主義發明家巴克敏斯特·富勒創造的一個術語，用於描述平衡壓縮和張力的結構，但不一定特指充氣結構。
明尼阿波利斯發生了什麼
凱斯西儲大學的土木工程師達里奧·加斯帕里尼說，上個月在巨蛋體育場發生的主要問題是積雪的重量。他補充說：“還有風，但積雪本身的重量需要採取行動，這意味著……如果整個巨蛋體育場上覆蓋了一英尺厚的積雪，那麼這個重量是屋頂本身重量的五到七倍。”
巨蛋體育場設施經理史蒂夫·馬基工程師解釋說，在體育場的“機械”層，位於上層大廳上方和屋頂下方，有20個“鼓風機”或風扇；每個鼓風機的功率為 100 馬力，每分鐘 2,800 立方米。他說，其中 18 個裝有 65 攝氏度的加熱盤管，用於加熱內部“碗”或座位區域。
他說：“因此，為了保持該重量的充氣或向上，您必須將建築物內部的氣壓增加大約五到七倍，”他補充說，要麼是鼓風機完成這項工作，要麼不是。如果不是，則必須以機械方式或熱方式去除積雪。加斯帕里尼警告說，必須非常小心穹頂上的裝置，以免造成穿刺。
而且，這種屋頂設計還存在“積水”的風險，當積雪被加熱融化但徑流回流而不是流動時，可能會發生這種情況，並最終導致彈性織物拉伸和撕裂。
雪地裡的冒險之旅
12月11日，工程師馬基試圖在巨蛋體育場上吹走積雪和融水，而不會造成織物撕裂。他和另外六名工人在屋頂上用消防水帶融化積雪。
巨蛋體育場的屋頂是塗有特氟隆的玻璃纖維，重約 265 公噸，由紐約州阿默斯特的拉伸結構承包商 Birdair, Inc. 每三年檢查一次。這個價值 5250 萬美元的圓頂的織物覆蓋面積約為 4 公頃。
12月12日凌晨 5 點左右，位於建築物西側的一個三角形織物面板破裂，“然後似乎屋頂開始坍塌——然後連續兩個相鄰的（菱形）面板失效，”馬基說。“在最初的放氣之後，我們在週三晚上（12 月 15 日）突然發生了一個額外的菱形面板破裂。”
“最後，”他說，“我們有一個負載極大的菱形面板，我們知道它隨時可能會失效。內襯有排水孔，這些排水孔與外層織物沒有對齊，因此面板在加熱建築物時沒有排水。我們試圖透過用獵槍彈射擊最低點來排出它；然而，這種操作還是導致了面板破裂。”
儘管調查仍在進行中，但馬基表示，第一個面板撕裂“顯然”與雪有關，然後圓頂中心的應變轉移導致了接下來的兩次破裂。“我可以告訴你，就積雪、風和氣溫下降的結合而言，這種情況是我見過的最糟糕的情況，”他說。“當然，我們遵循了我們制定並隨著時間推移而擴充套件的所有程式和流程，[但是]情況太不安全了，所以我把我們的人從屋頂上撤了下來。”
“有更好的技術”
美國土木工程師學會的拉里·格里菲斯和休斯頓工程諮詢公司 Walter P. Moore 的首席工程師已被聘請調查巨蛋體育場事件，但不允許發表評論。然而，他說，格里菲斯稱之為“傑出”工程師的蓋格會同意，充氣圓頂技術已經過時。
儘管這種結構具有優勢——特別是重量輕、強度高和成本低——但維護這種設施遠不如幾十年前那麼有吸引力。僅放氣的風險就被證明是有問題的，並且在充氣圓頂設施中發生過幾次，特別是由於雪荷載。
格里菲斯還指出，維護成本往往高於許多業主願意支付的費用；例如，維持氣壓既費力又昂貴。例如，馬基說，他的設施的每月電費約為 60,000 美元，而且需要特殊的門來平衡圓頂內的氣壓。
馬基說，本賽季沒有進入 NFL 季後賽的明尼蘇達維京人隊正在認真討論建造一個新體育場的問題；這是否意味著搬到新的地點尚不確定，但巨蛋體育場作為職業足球隊主場的日子可能屈指可數。這一決定的主要推動力很可能是體育場過時的屋頂設計——它的充氣性而不是張拉整體方面。（格里菲斯說，張拉整體結構主要由高強度電纜支撐，其張力由空氣或其他支撐結構平衡。）
格里菲斯補充說，像巨蛋體育場這樣的充氣支撐結構是一種特殊的張拉整體結構，由壓差支撐。然而，張拉整體結構可以在不使用氣壓的情況下透過使用電纜、內部垂直管支柱和/或周邊混凝土壓縮環來自支撐。這種結構的例子包括亞特蘭大-富爾頓縣體育場和熱帶球場。
“有更好的技術，”格里菲斯說。“我們可能已經看到了最後一個充氣張拉整體圓頂。”
編者注：《大眾科學》聯絡了Birdair，該公司生產織物圓頂。在兩次致電法律部門後，訊息最終沒有得到回覆。