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分享:美国世贸中心大楼倒塌原因分析

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1 引言
2001年9月11日是让全世界震惊的一天,美国纽约和华盛顿及其他城市相继遭受有史以来最严重的恐怖袭击。遭受袭击大事记如下:
美国东部时间9月11日8时45分:载有92位乘客的美国航空公司波音747客机11次航班从波士顿飞往洛杉矶,该机遭受劫持并撞击世贸中心北楼;
美国东部时间9月11日9时零3分:载有65位乘客的联合航空公司波音757客机175次航班从波士顿飞往洛杉矶,该机遭受劫持并撞击世贸中心南楼;
美国东部时间9月11日9时43分:载有64位乘客的美国航空公司波音77次航班从华盛顿飞往洛杉矶,该机遭受劫持并撞击美国五角大楼;
美国东部时间9月11日10时零5分:世贸中心南楼轰然倒塌;
美国东部时间9月11日10时28分:世贸中心北楼轰然倒塌;
美国东部时间9月11日10时37分:载有45位乘客的联合航空公司波音93次航班从新泽西州飞往旧金山的客机坠毁在匹斯堡东南30#英里以外地区;
美国东部时间9月11日11时34分:联航一家从纽华客飞往旧金山的波音757客机在宾州西部坠毁,地点处于纽约与华盛顿之间;
美国东部时间9月11日15时25分:世贸中心%号楼倒塌。
笔者曾于"1996年"10月28日登上世贸中心顶部,为人类建筑史上的这一伟大杰作兴奋不已,当时油然而生的自豪感如今已荡然无存,面对在恐怖事件中世贸中心大楼被毁的照片,不禁令人感慨万千。自火烧圆明园以来,似乎还没有哪一例国际事件与建筑如此相连。矗立在曼哈顿的这两座姊妹大厦,就像支撑美国精神的政治、经济两大擎天柱,就这样倒了,“永恒的纪念碑”竟如此脆弱,“凝固的音乐”结束了近29岁年轻的生命,47个国家成千上万的公民遇难。这使骄傲的美国人太伤自尊,如大梦初醒,也使全世界的建筑界为之悲哀。同时,也给从事钢结构的工程技术人员敲响了新世纪的第一个警钟。
2 工程概况
纽约世贸中心姊妹塔楼,地下6层,地上110层,高度411m,。设计人为著名的美籍日裔建筑师雅马萨奇,熊谷组施工,两幢楼的建筑时间为"1966- 1973年。
每幢楼建筑面积41.8万㎡,标准层平面尺寸63.5m×63.5m,内筒尺寸24m×42m,标准层层高为3.66,,吊顶下净高2.62,,一层入口大堂高度22.3,,建筑高宽比为6.5’。整个世贸中心可容纳5万人工作,每天来办公和参观的约3万人左右。
纽约世贸中心姊妹塔楼为超高层钢结构建筑,采用“外筒结构体系”,外筒承担全部水平荷载,内筒只承担竖向荷载。外筒由密柱深梁构成,每一外墙上有59根箱形截面柱,柱距1.02m,,裙梁截面高度1.32m,,外筒立面的开洞率仅为36%。外筒柱在标高12m,以上截面尺寸均为450㎜x450㎜,钢板厚度随高度逐渐变薄,
由12.5,,减至7.5。在标高12m以下为满足使用要求需加大柱距,故将三柱合一,柱距扩为3.06,截面尺寸为800㎜x800㎜。楼面结构采用格架式梁,由主次梁组成,主梁间距为2.04。楼板为压型钢板组合楼板,上浇100㎜厚轻混凝土。一幢楼的总用钢量为78000t ,单位用钢量为186.6㎏/㎡。大楼建成后在风荷载作用下,实测最大位移为280㎜。
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2:爱心助学
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4 对未来超高层建筑发展的几点建议
反思纽约世贸中心大楼倒塌的教训,展望未来超高层钢结构的发展,笔者谈几点体会和建议。
(1)本次灾难纯属人为破坏,在未来是否再建造超高层钢结构建筑的问题上,慎重应该,但全盘否定不妥,因为该结构体系具有众多优点。
(2)在未来的超高层建筑中,结构体系的选择值得研究。在全钢结构、钢筋混凝土结构的基础上,重点开发钢—混凝土组合结构,以提高整体延性和抗冲击力。
(3)加大力度开展钢结构防火领域的研究,目前的研究水平主要停留在构件的耐火性能阶段,缺乏整体结构防火的概念。另外,防火措施虽然较多,但业主存在侥幸心理,往往为节省造价,防火做法达不到设计所要求的耐火等级。
(4)超高层建筑的安全性较差,一旦发生火灾、风灾、地震等自然灾害,或人为破坏和质量事故,人员的疏散、救生是一大难题。应加强救灾领域的系统研究和人员培训。
(5)超高层建筑往往是一个国家或城市的象征,属标志性建筑。一旦兴建不能倒下。因此,在处理安全和经济的问题上,一定要把安全作为重中之重。
(6)超高层建筑中能否引入高科技防御系统和监测系统值得探讨。
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