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1、第20卷第2期华 中 科 技 大 学 学 报(城市科学版)Vol.20No.22003年6月 J.ofHUST.(UrbanScienceEdition)Jun.2003纽约世贸中心坍塌评析12李溪喧 李传才(1.武汉大学 城市建设学院,湖北 武汉 430072;2.武汉大学 土木建筑工程学院,湖北 武汉 430072)摘 要:“911事件”中纽约世贸中心所受到的作用包括飞机撞击、汽油燃烧、楼板超载等极为偶然的荷载.整体破坏历经1～2h,属延性破坏.估算了飞机对塔楼的撞击力,使塔楼产生了较大的位移,飞机的撞击切割了外筒的钢柱,破坏了楼板.
2、飞机的重量使楼板超载,引起“多米诺骨牌”式的塌落,最后由于钢柱长细比的大幅增大发生失稳破坏,使塔楼呈垂直坍塌.汽油燃烧并非坍塌的主要原因,但引起材料强度和承载力的下降,加速了上述破坏过程.关键词:“911事件”; 纽约世贸中心; 高层建筑; 坍塌+中图分类号:TU973.13 文献标识码:A 文章编号:100025730(2003)0220016204 纽约世界贸易中心(WorldTradeCenter)始建于1966年,1973年建成,共110层,总高412m,两座塔楼相同,曾是世界第一高楼.建筑与结构设计堪称世界一流
3、,是纽约的标志性建筑物,是美国以及世界建筑界的骄傲.纽约世贸中心的坍塌,是由于恐怖袭击这一政治的、人为的、偶然的原因所导致.911事件不[1,2]久,国内外有些学者对其坍塌原因及破坏机理进行了分析和研究.少数学者认为撞击力是坍塌的主要原因,大多数学者则认为:飞机燃油的燃烧使钢结构软化,甚至熔化,导致建筑物的坍塌.这一说法多半是基于直观的推断,而缺乏精确的计1.北塔110层 2.南塔110层 3.酒店22层算和科学的分析.4.南广场大厦9层 5.北广场大厦9层6.美国海关 7.附楼47层[3]1 建筑结构设计简介及遭袭简况图1 纽约世贸中心
4、建筑群平面示意图开间,特别是底层入口的开间.内筒为电梯井和辅纽约世贸中心由日裔美籍建筑大师M.助用房.内外筒距离为18m和10.7m,之间由楼Yamasaki主持的5人小组设计,中国台湾的王昭板联系.楼板用空腹桁架,面层用混凝土,构成预[4]藩参加了2座塔楼的整体设计,建筑群布置见制组合结构板,板间用钢筋相连,空腹桁架的下弦图1.塔楼的平面为63×63m的正方形(图2),楼与框架柱的连接处安装了减震器(图3).面属大空间结构,每座塔楼的建筑面积为446000世贸中心遭到恐怖分子的2次袭击.第一次2m,可供5万人上班,联系工作及游览观光约3
5、袭击来自地下,发生于1993年2月26日北京时万人,共计可容纳13万人.楼内共设104部电梯,间12时8分,世贸中心的地下停车场内,一枚重建筑有效面积率为75%,地下室设有地铁站.结磅汽车炸弹把地板炸出了一个长60m、宽30m构主体为全钢筒中筒结构,外筒为密距柱,9层以的大洞.第二次袭击来自于天上,发生于2001年上柱距仅1.02m,9层以下柱距3.06m,体现了9月11日北京时间20时46分,即众人皆知的哥特式连续尖券的造型,同时加大了底下9层的“911事件”.收稿日期:2003202219.作者简介:李溪喧(19712),男,讲师;武
6、汉,武汉大学城市建设学院(430072).©1995-2003TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第2期李溪喧等:纽约世贸中心坍塌评析·17·几秒中垂直塌落,看似脆性破坏.但详析其破坏情况,还应看到:a.从结构遭撞击到塔楼坍塌,南楼经历了57min,北楼经历了102min.b.塔楼起火与飞机撞击几乎同时发生,从起火到坍塌经历的时间与上相同.c.据逃生的人们描述,塔楼曾产生了近1m的晃动.d.其它未能直接看到的现象,如钢柱的损伤、内部楼层的塌落及钢柱的屈曲等.可见,世贸中
7、心的整体破坏经历了1h以上的过程,结构产生了较大的变形,整体破坏前早已产生了局部破坏,由局部破坏到整体破坏持续了相当长的时间,属延性破坏.局部的结构破坏可能图2 塔楼平面图öm呈现出脆性破坏的特征,如楼板在超载情况下可能产生剪切破坏,钢柱由于长细比的增大可能产生失稳破坏.3 塔楼坍塌原因详析3.1 飞机撞击力对结构的影响2图3 楼板及其与柱连接细部图撞击力可用动能定理FS=mvö2来计算.波音767的起飞质量为156t,其中所载燃料约502 袭击产生的作用及结构的破坏t.据航空专家称,飞机的巡航速度为850kmöh,但撞击时属大迂回后的超
8、低空飞行,速度约5002.1 袭击产生的作用～600kmöh,撞击前已飞行了1h40min,用去部[2]结构上的作用按时间的变异性可分为永久作分燃料,飞机的总质量约为150t.塔楼的总宽用,可
