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    世贸中心钢筋铁骨 为何不堪一“机”
        

        人民网北京9月18日讯 在纽约世界贸易中心双子星大楼遭飞机撞击后,许多人不会想到大楼会倒塌,没想到两楼很快便夷为平地。为此,人们不禁要问:钢筋铁骨铸就的大厦,为何禁不起一撞?

        许多人不理解,恐怖分子劫持的客机撞击大楼中上部,为何会造成整栋大楼完全倒塌?大楼为何会垂直塌落而不是倾倒?

        几十吨飞机汽油引起的大火,导致大楼钢结构软化甚至熔化,上层开始倒塌,往下逐层传递,形成“多米诺骨牌效应”,最后导致整座大楼坍塌

        很多专家通过观看大楼倒塌的录像认为,虽然飞机冲撞对大楼确实造成了一定的破坏,但随后燃起的大火才是造成楼房倒塌的直接原因。 

        清华大学教授吴焕加在接受记者采访时说,冉冉烈火使大楼的钢铁支架几近熔化,最终导致大楼失去支撑而轰然倒塌。他说:“即便是飞机猛烈撞向大楼,它也不至于倒塌。不过,飞机上载有数量巨大的汽油,燃起的大火使楼墙中的部分钢筋熔化了。”   

        超高层建筑无法回避的固有缺陷,使纽约世界贸易中心这样高水平的大楼还是未能躲过彻底毁灭的命运。超高层建筑必须使用钢材建造,而钢材有一个致命的缺点,就是遇高温变软,丧失原有强度。为避免因此引发灾难,建筑钢材上都涂有防火涂料等防护物,然而这样低水平的防护,对付一般的小灾小火还可以应付,可遇到如此猛烈的火灾,钢材防火涂层根本不可能应付。

        据专家介绍,这两座大楼当初设计时考虑到耐冲击的因素,但它却对大火和爆炸无能为力。如果飞机撞在大楼的底层,消防部门完全可以控制火势的蔓延,阻止悲剧的进一步发展。由此可以看出,恐怖分子的袭击是精心策划的,这些恐怖分子简直是“聪明绝顶”。

        清华大学土木工程系教授钱稼茹向记者介绍说,世贸中心钢结构的钢柱非常密集,结构设计在当时是世界上很先进的。为什么1943年美国的一架军用飞机撞击帝国大厦时没有造成大楼倒塌,而且帝国大厦建成年代比世贸中心早40年。这一方面是因为该飞机较小,汽油也比较少,没有引起大火。另一方面,帝国大厦结构的防火性能比世贸中心好。帝国大厦为钢骨混凝土结构,在钢的外面包了一层混凝土,其防火性能比世贸中心在钢结构表面涂防火涂料的效果好。

        另外,从结构设计规范来看,摩天大楼的设计会考虑风、地震、防火等因素,但不可能考虑到自杀性的飞机撞击事件,更何况飞机是装有几十吨汽油,引起的熊熊大火远远超过了一般性的大楼火灾,这种非常事件,在设计规范中不可能考虑。

        这次撞击大楼的波音757飞机可载35吨燃油,波音767飞机可载51吨燃油,由于是从美国东部飞往西部的远程航班,所以飞机上的油箱估计装满了燃油。在起飞后这些飞机很快改变航线撞击纽约世界贸易中心大楼,机上燃油消耗很少,几乎将它们的满满一飞机油箱的优质航空汽油都撒到了大楼里,燃起了熊熊大火。

        专家指出,装满油料的757客机,简直就是一颗超级大“飞弹”。根据换算,一架757客机,载重20吨,加上35吨的飞机总重量和油料,再加上900公里的飞行速度等于49.5万吨,总共相当于2万公斤的黄色炸药。

        专家表示,大多数大楼会加强承重或耐震功能,不过无法做到防火或防爆。如果想要摧毁50层的大楼,只要800公斤的黄色炸药,就已足够。因此,2万公斤的炸弹威力,再加上高速冲击,所造成的损伤更是难以估计。

        因此,双子星大楼被撞击后,结构已经严重受损,又身陷近2000℃的火海,使得支撑的钢架被熔化。上面楼层一层接一层坍塌,在钢铁与水泥重量压挤下,整栋大楼就此夷为平地,很像台湾921地震中台北东星大楼坍塌的翻版。

        专家们普遍认为,虽然飞机冲撞对大楼确实造成了一定的破坏,但随后燃起的大火才是造成楼房倒塌的直接原因。

        世贸中心的坍塌,更象是一次“定向”爆破

        一位工程爆破专家从一个新的视角分析大厦倒塌的原因,他对记者说,世贸中心100多层的大楼,在突然袭击中,轰然倒下,几乎没有无规则的冲力而身首异处,与事情的突然性相比,世贸的倒下,更象一次定向爆破。

        据这位专家介绍,爆破最根本的力学原理是引起偏心:一般是在建筑物上作斜切口,这样支点就落在切口连接处,使得重力形成偏心力距,引起倒塌。上部倒塌拉扯下部向相同方向倒塌。

        以此类推,飞机在撞入世贸中心大楼时,速度极快,冲力大,引起的爆炸力大,“撕开”的口必然大。当飞机穿屋而出时,速度已消耗掉许多,所以与进入时相比,出口要小些,这就象飞机在“世贸”身上做了个斜切口,引起偏心力距。在几乎是装满的油箱(飞机内可能还装有炸弹)的巨大爆炸力作用下,世贸中心也就象经历了一次精心设计的定向爆破。

        据有关专家介绍,象世贸这样细而高的建筑,即高宽比大的建筑,从爆破的角度来讲,是比较容易的。首先因为100多层的建筑在20层被炸出个斜切口后,其上部的重力实在太大了,足以牵扯下部同时倒下。

         还有一种观点:大楼底部有炸弹引发二次爆炸,是世贸中心坍塌的直接原因

        清华大学土木工程系主任、钢结构专家石永久教授猜测:世贸中心坍塌的直接原因并非飞机撞击,世贸中心底部应该遭受了严重的二次破坏。

        石教授说,建于1973年的世贸中心是外框内筒的钢结构体系,设计时对风荷载、地震荷载等外力因素的考虑其实留有相当的余地,像1993年那次炸弹爆炸事件并没有对该建筑的结构造成致命的伤害。通过电视画面,让人感觉除了起火,建筑的整体性能还是相当不错的,并没有发生突然的倒塌。

        按照钢结构的力学性质,首先是不应该在撞击发生一个多小时之后才发生倒塌事件,其次在坍塌方式上,也更应该是一种逐渐的“倾斜”过程,而不是电视画面里的那种垂直性的坍塌,这样的坍塌更类似于定向爆破之后的效果。所以,他的感觉是,有人在大楼的底部进行了二次破坏,而且破坏点还比较多。

        大火当然会使钢结构受热,并且由此导致结构的刚度降低,但这也不足以造成此类的效果,因为火势主要是向上蔓延传播的。从电视上看大火距离建筑底部有300米以上,这不足以造成底部钢结构的毁灭性破坏。

        他还说,其旁边40多层的支撑楼的倒塌方式表明,该支撑楼的倒塌居然发生在两幢主楼倒塌之后的6个多小时。一般来讲,这时候主楼倒塌所产生的冲击力早已经释放完了。

        石教授的猜测与美国一种流行的说法一致,恐怖分子在发动攻击前,已在大楼底层安装炸药,等飞机撞上后,再暗中引爆,所以这座双子星大楼才会快速倒塌。(中华建筑报记者 侯季光 牛方礼 霍立峰 姚锋 关丽莘 王海坤)


    人民网 2001年9月18日


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