911事件中世贸大楼是怎么坍塌的?钢结构软化扭曲断裂是主因

世贸大楼不是被撞塌的,而是被大火烧塌的。

911事件中世贸大楼是怎么坍塌的?钢结构软化扭曲断裂是主因

最先被撞击的是双子塔一号楼,17分钟后二号楼也被撞击。

二号楼在被撞击56分钟后最先发生倒塌,当时现场的人大多没有意识到大楼会出现倒塌危险,导致很多市民和消防员丧失。

倒塌的二号楼摧毁了路边的救援指挥部,导致现场指挥出现中断。而这时一号楼中的救援人员还不知道外面发生了什么事。

在二号楼倒塌30分钟后,一号楼也相继倒塌。双子塔的突然倒塌,给美国造成了巨大的人员伤亡,现场共有近3000人丧生。

很多人都奇怪,双子塔到底是怎么倒塌的?飞机撞击的位置在大楼顶部,为什么整座大楼会像“定向爆破”一样垮塌下来?

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据事故调查报告显示,双子塔的倒塌其实不是撞击力造成的,而是大量航空燃油燃烧产生的高温使钢结构失去强度倒塌的。

双子塔的结构全都是钢结构,这种结构的好处是建设周期短、刚度强,但也有一个致命短板,在高温燃烧时容易失去刚度。

当时的高层建筑外墙都是不承重的幕墙,双子塔却是另辟蹊径,在外墙排列非常紧密的柱子用来承重,摒弃了传统的方式。

这些钢柱平均宽度为45cm,间距为55cm,每根钢柱都包裹着防火材料,外表面都用铝板来装饰。再看看双子塔内部结构。

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大楼内部的钢结构的核心筒来承重,筒内安装有电梯、管道井、楼梯等。内外管筒之间都是钢桁架连接,支撑着各层楼板。

由此可见,双子塔完全是一个钢结构建筑。如果不考虑超高温因素,这种钢结构的刚度和稳定性在当时确实是完美的设计。

当时双子塔的设计是考虑了横向风的剪切力的,那这个稳定性设计是否能抗住飞机的撞击呢?这个答案是毋庸置疑的。

据科学杂志介绍,第一架飞机的重量超过120吨,撞击一号楼的速度是630km/h,通过计算可知飞机对大楼冲力为3260万牛。

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这是一个非常大的撞击力,然而一号楼并未被撞倒。原因就是大楼设计的最高抗飓风力为5840万牛,飞机显然是撞不倒的。

单从数据来看,飞机的撞击力仅为最大飓风力的56%。整座大楼没有被撞倒,但在96层处出现一个窟窿,飞机冲进了楼内。

该层墙面有35根外墙柱被撞断,还有150多根外墙柱和核心筒都未受损,整个结构比较完好,因此96层以上楼层并未倒塌。

由数据可知,飞机的撞击力不足以使大楼倒塌,大楼只是局部受损。

燃油才是大楼倒塌的主要“元凶”,在撞击发生时,飞机油箱中还储存着3万多升的航空煤油,燃油在楼层内引发爆炸和大火。

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尽管大楼钢结构上包有防火层,但飞机撞击时防火层已被震脱落,仅有部分防火层在起作用,这才使大楼坚持了很长时间。

如果没有防火层,大楼会在15分钟内被烧塌。当时燃油燃烧的温度达到了1100℃,而双子塔的钢结构在425℃会开始软化。

在650℃时,强度和刚度会丧失50%。大火首先损毁钢柱与楼层间及钢结构间的连接螺栓,接着钢结构因软化而发生断裂。

最终导致大楼倒塌。倒塌的过程是这样的,先是最高的20层整体失去支撑而坠落,接着砸垮了下部90层已被损毁的钢结构。

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钢结构在1200℃以上的高温中,会全部丧失结构强度,建筑物的自重会使整座建筑像多米诺骨牌一样出现逐层垮塌的现象。

综上,世贸大楼是被大火烧塌的,顶部的重量压塌了整座大楼。

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