关于纽约世贸中心倒塌原因的其他分析

作者:佚名 来源:互联网 2012-11-24 14:36:56 0人评论 1129次浏览 分类:钢结构

一: 美国世贸中心倒塌的根本原因 

内容:对美国世界贸易中心倒塌的结构分析 
结论: 
    世界贸易中心1,2号楼分别是世界第5,6高建筑,分别于1972,1973年建成。 结构采用钢结构筒
中筒结构(<结构平面图见高层钢结构设计> 陈福生 中国建筑工业出版) 。结构是全钢结构,钢结构
与混凝土结构相比,抗震性较高,但有一个致命的弱点,怕高温:钢随着温度升高,弹性模量E急剧
下降,500度下为常温下的50%,而同时屈服强度也急剧下降,超过300度,应力-应变关系没有明显的
屈服台阶,在400-500度钢材内部再结晶,使强度下降更快。而此次恐怖事件中,飞机都是装满了航空
汽油,在飞机与大楼相撞时,巨大的冲击力引起油箱爆炸,受撞部位钢材温度急剧升高,应当超过700度,
使得这部分结构的钢材退出工作,而结构又为筒中筒结构,结构的整体性要求非常高,破一角则整个
筒结构就不再成立。同时,撞击带来的巨大冲击力是本身结构设计所没有,也不可能考虑的,经过
详细分析,飞机撞击相当于烈度12级的强烈地震,而大楼的抗震等级仅为8。通过计算机模拟分析
和Ansys, algor有限元程序分析,结构在撞击工程中最大应力是钢材容许应力的50倍。
 
二: 大楼撞击飞机的结构分析  

飞机撞世贸大楼的冲击力初步分析: 
1. 基本条件: 
    假设飞机重量为m = 1000t =1000000 (kg) , 
    飞机撞击大楼前的速度为 v = 250 (m/s) 
    飞机与大楼的撞击接触时间为 t = 2 s 
    飞机撞击高度为 h = 240m 
    大楼结构简化为筒体结构,平面尺寸为 50 × 50 m, 
    筒体厚 1 m 。 
2 . 初步分析: 
    由冲量定理可以求出撞击力 F=mv/t =125000 kN, 
    相当于1/10个广岛原子弹 
    结构基底弯矩 M = F×h= 3.0×107 kNm 
    结构基底轴向最大应力设为f 
    则 f×S×b= M 
          f = 12 Mpa 
3. 结论: 
    按照我国设计规范,可以看出这栋大楼在这么大的冲击力作用下在一个半小时后才倒塌,

说明大楼结构设计非常成功,充分体现了延性设计抗震的特点,是一个很好的设计成功典范。


建筑专家的分析
          ——"多米诺骨牌效应"和大火导致世贸大楼坍塌                              

    转眼之间,纽约110层高的世贸中心“姊妹楼”就轰然倒地。从表面看,造成这一惊世之灾
的直接原因是恐怖分子劫持飞机撞向大楼。但是美国建筑专家评论指出,该楼的钢筋混凝土结构
本身就难以承受大的冲击,特别是无法应付随之发生的大火。
    据美联社报道,美国马萨诸塞州塔夫茨大学(Tufts University)土木工程教授萨纳业表示,
世贸大楼的设计存在问题,今天设计的楼房即便是遭受同样的袭击也完全可以避免发生同样的悲剧。
他还说:“在我看来,大火隔断了被撞楼层的上下联系,并使一些地板开始垮塌,这些地板都
是加固水泥地板,非常沉重,所以一旦倒塌砸向另一层时,就发生了多米诺骨牌效应,层层相砸,
直到整个大楼彻底倒塌。”
    同时,另有一些专家也指出,他们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。
    科罗拉多一所大学的土木工程教授黑曼·布朗也认为,冉冉烈火使得大楼的钢铁支架熔化,
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燃油,燃起的大火使得楼墙中的钢筋熔化了。”
    布朗还指出,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住火势的蔓延,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”。

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