美国纽约世界贸易中心大楼事故分析与反思.pdf
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1、美国纽约世界贸易中心大楼事故分析与反思 T h eA c c i d e n tA n a l y s i sa n dR e f l e c t i o no fA m e r i c a nN e w Y o r k W o r l dT r a d eC e n t e rB u i l d i n g 牛发民 ( 宁夏施图建筑设计审查咨询有限公司,银川7 5 0 0 0 1 ) N I UF a - m i n ( N i n g x i a S h i t uA r e h i t 略e m r a lD e s i g n R e v i e w C o n s u l t i n
2、 g C o L t d 。Y i n c h u a n 7 5 0 0 0 1 ,C h i n a ) 【搞要l 芙田纽约世界贸易中茁座落在纽约曼哈捶岛南部。是纽约中心的标志。谊工程为姐妹塔接。地下6 晨,地上1 1 0 晨。高 4 1 7 m 标准屡平面尺寸6 3 5 m X 6 3 5 m ,每幢楼建筑面积4 1 8 x 1 0 。m = ,整个大楼可客蚋5 万人工作。采用外筒结构体系。建于1 9 7 3 年。每幢徭总用钢量78 0 0 t 。在2 0 0 1 年9 月1 1 日两榘飞机分别撞进北大接的9 3 屡“ 9 9 屡,和南大楼的7 8 层- 8 5 屡。两个多小时 后两接先
3、后垂直向下垮掉。饲塌原因是”飞机撞击一火灾一。飞机冲撞时大楼确实造成了一定的破坏,随后燃起的大大使大量钢 筋软化导致结构失穗才是违成大楼倒塌的直接原因。 【A b s t r a c t N e w Y o r k W o r l d T r a d e C e n t e r i s l o c a t e d i n t h e s o u t h e m i s l a n d o f M a n h a t t a n , N e w Y o r k , N e w Y o r k i s t h e c e n t e r o f t h e m a r k T h e p r o
4、j e c t f o r t h es i s t e r t o w e r s ,u n d e r g r o u n d s i x - s t o r e y , 1 1 0 - f l o o r ,4 1 7 m e t e r s h i g h , s t a n d a r d - s i z e p l a n e 6 3 5 m x 6 3 5 m , e a c h f l o o r c o n s t r u c t i o n a r e a o f 4 1 8 ,0 0 0 s q u a r e m e t e r s ,t h e e n t i r e
5、 b u i l d i n g c a n a c c o m m o d a t e 5 0 ,0 0 0 p e o p l e , u s i n g t h e t u b es 1 1 “ u o t u r e ,b u i l t i n l 9 7 3 ,e a c h f l o o r o f t h e t o t a l 7 ,8 0 0 t o n s o f s t e e l I n S e p t e m b e r l l ,2 0 0 1 t w o a i r c r a f t w e r e c r a s h e d N o r t h B u i
6、 l d i n g o f t h e 9 3 - 9 9 ,t h e S o u t h T o w e r , t h e 7 8 - - 8 5 M o r e t h a n t w o h o u r s a f t e r t h e h o u s e h a s t w o v e r t i c a l d o w n w a r d c o l l a p s e 。 1 1 hr e a s o n sf o r t h ec o l l a p s eo f t h e ”a i r c r a f tc o l l i s i o n f i r e ”a i r
7、 c r a Rc o l l i s i o no f t h eb u i l d i n gd o e sc r e a t eac e r t a i na m o u n to f d a m a g e ,a n d t h e n i g n i t e d t h e f i r e t h a t c a u s e d m a s s i v es t r u e m r a ls t e e l t o s o f 妇t h e b u i l d i n g i n s t a b i l i t y i s t h e d i r e c t c a u s e o
8、f t h e c o l l a p s e 【关奠词l 世界贸易中心;钢结构失穗;撞击;火灾 【K e yw o r d s W o r l d T r a d e C e n t e r ;, s t e e l i n s t a b i l i t y , i m p a c t ;f i r e l 中圈分类号 T U 7 4 6 1【文献标志码I A【文章编号1 1 0 0 7 9 4 6 7 ( 2 0 1 1 ) 0 9 - 0 0 6 9 - 0 4 1 工程详细情况描述 美国纽约世界贸易中心大楼的结构世贸大楼座落在 纽约曼哈顿岛南部。其为姐妹塔楼,地下6 层,地上1 1
9、0 层。高4 1 7 m ,标准层平面尺寸6 3 5 m x 6 3 5 m ,每幢楼建筑面 积4 1 8 x l O m 。美国纽约世界贸易中心世贸大楼的结构属 【作者简介l 牛发民( 1 9 6 9 - ) 。男宁夏盐池人。高级工程师,从事建筑工程 施工图结侮设计及审查。( 电子信箱) k u i h u a $ 7 7 y a h o o g e m c l i o 于“筒中筒”( t u b e i n t u b e ) 结构。其设计意图是靠中间的电 梯井来承受大楼的整个重量。大楼外面一层“筒”是许多非 常密的柱子,里面是用2 6 m 见方的混凝土加上大的型钢构 成的电梯系统。而每一
10、层楼面是由很多桁架( t r u s s e s ) 构成 的,而且这些桁架外侧搭在外层“筒”的柱子上,内侧搭在 内层“筒”的电梯系统上,跨度大约1 8 m 。每条桁架大约有 8 3 c r n 。它们起到对外层柱子的支撑作用。此外,这些桁架上 面还铺了层钢板,钢板上面浇灌了大约1 5 c m 的混凝土。 外层“筒”的柱子是用银色的铝合金制成的,每根大约有 4 7 c m 宽。每两根间的距离有5 5 8 c m 。这样一来,从外面看, 6 9 万方数据 I “ 1 - 程建设与设计 I 1 c n m 脯J w l 斯冉日“ I 世贸大楼没有窗户,而全部是柱子。柱与柱之间有横梁( 每 根约1
11、2 m 高) ,用以将柱与柱联系起来。但是因为柱子之 间的距离很小,没办法进入,所以,在大楼最下面3 层,将 三根柱子并作一根,形成拱形。这样,最下面几层柱子之间 的距离就达到了3 m ,成为很好的人口处。世贸大楼的建筑 结构功能和建筑艺术都是很有特点的。世贸大楼这种“筒 中筒”的结构基本思想是:大楼的顶部大约要承受4 0 0 0 P a 的风压,这种设计可以使得大楼顶部有9 0 c m 缓慢的位移。 这两栋大楼在最大风压的情况下的最大位移是2 8 c m 。这种 结构设计最优秀之处在于,中间每一层部分除了电梯井以 外的面积大约有4 0 0 0 m 2 ,这4 0 0 0 m 2 可以任意划分
12、,在其 中无论这么建隔断墙都不影响建筑的整体结构。大楼每层 的地面板都是预制好,再吊到每一层安装的。从重量上看, 每栋大楼每层由l O x l 0 4 t 钢、4 0 0 0 m 2 4 i n 厚的混凝土构成, 重量是很重的,整栋大楼的重量大约有l O O x l 0 4 t 。世贸大楼 的基础是一个2 4 3 m x l 2 7 m ,深度为1 9 8 m 的大基础。在这 个大基础上,不仅仅建有这两座世贸大楼,还有5 座较小 的建筑,而且地铁站就在这两座大楼下面。整个地方是 1 6 2 6 年英国殖民者从印第安入手中买下来的。1 7 8 9 年华盛 顿也是在这个地方担任第一任美国总统的。这
13、个地区从 1 8 2 5 年真正发展起来,逐渐形成了世界经贸中心。 这个地区有世界著名的华尔街、时代广场、中央公园、 哥伦比亚大学等等。纽约的高楼很高,但是纽约高楼最密 集的地方则是曼哈顿岛的南部。而位于这个地区的两栋世 贸大楼又是当地最高的建筑。所以它们也成为了纽约中心 的标志。 2失稳破坏详细描述 北京时间9 月1 1 日晚2 0 :4 5 第一波飞机撞击世贸大 楼的北部塔楼接近顶部的位置。由于这种波音7 5 7 飞机所 载燃油较少,加上撞击位置较高,上层压力较小,所以大火 烧了很久,直到北京时间9 月1 1 日晚2 2 :2 8 ,大火燃烧了 l h 4 3 m i a 后世贸大楼北部塔
14、楼才倒塌。北京时间9 月11 日 晚2 l :0 3 第二波飞机于撞击世贸大楼的南部塔楼。因波音 7 6 7 飞机所载燃油量大,加上撞击位置较低,上层压力很 大,所以北京时间9 月1 1 日晚2 2 :0 5 大火燃烧了l h 2 r n i n 后,后被撞击的南部塔楼反而率先倒塌,灰尘和残骸四处 飞溅。这次撞击大楼的波音7 5 7 飞机大约可载3 5 t 燃油,波 音7 6 7 飞机可载5 1 t 燃油,由于是从美国东部飞往西部的 7 0 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
15、 煤油都撒到了大楼里,燃起了熊熊大火。两座楼均为1 l O 层,两架飞机分别撞进北大楼的9 3 层9 9 层和南大楼的 7 8 层8 5 层。 大厦被撞击后,那里面被飞机蹿空的3 层,其核心部 位电梯井已失去作用( 有部分油料会倒灌井内,引起井 道内爆) ,里面几乎成了镂空状态,在烈火燃烧下,剩下的 两侧外围承重的钢柱软化,以上数十层至少有重于2 00 0 m 的楼层的重力( 以两幢共用钢1 9 2 x l O + t 计,加上租赁方的 什物就远不止这个数了) ,在有l O m 高的空间盈余下,夹着 9 8 m s 2 秒的加速度作自由落澉坠落,重力之下,势如破仵引。撞 北塔的飞机侧翼以4 5
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