战争与恐怖袭击：土木工程概论的探讨

自人类出现以来，战争从没有停止过，而恐怖袭击从20世纪90年代以来，有在全球范围内迅速蔓延的严峻趋势。2001年发生在美国纽约世贸中心双塔大厦的“9·11”事件则是震惊全球的最惨重的恐怖袭击。该事件也促使建筑的设计者们考虑在战争及恐怖袭击下，民用建筑的安全问题。

1.世贸中心的概貌

世界贸易中心（Word Trade Center，WTC）是20世纪70年代建造的世界级超高层建筑（见图9-8），由两座姐妹塔楼组成：北楼高417m，南楼高415m，均110层，地下6层。全大厦总建筑面积约1×106m2，约有8×105m2办公面积分配给全世界800多家厂商，办公人员约5万人，每日来访观光者还有数万人。

图9-8　世贸中心

世界贸易中心的体型为两座并列的64m×64m见方的直筒形建筑，采用密柱深梁组成的钢框架筒体结构。柱距3m，截面0.76m×0.76m，至第9层一分为二，柱距1m，截面0.46m×0.46m，柱间只留下0.5m宽的窗洞，柱与1.3m高的裙梁相连，形成的筒壁就像4片有窄洞口的钢墙。

大厦的内核心区为服务性设施区，有56个电梯井，由框架结构和斜支撑支承。大厦的楼盖采用轻质混凝土楼面、压型钢板和钢桁架梁系统，钢桁架梁跨越于外墙筒和内核心区之间，其间不再设内柱；楼盖的长边跨度为18.3m，短边跨度为10.7m，自第7层至第107层的桁架梁处都安放了黏弹性阻尼器，吸收风力作用下全楼的变形能量。

2.“9·11”事件

美国东部时间2001年9月1日，恐怖分子利用两架满载航空汽油的767型客运飞机于8：46撞入北楼顶部，约18min后撞入南楼顶端附近（机翼总长约50m，小于塔楼总宽，故飞机能够撞入）。撞入处的立柱和楼盖立即被毁坏，引起熊熊大火和滚滚浓烟，火焰最终温度估计达到815℃。由于钢材在温度达到600℃时强度和弹性模量几乎为零值，钢结构的承载能力几乎丧尽，故世贸中心两座大厦的结构完全失效，导致1h后即晨10：00左右先后竖向逐层座塌，变成一堆废墟，随即周围陆续有3幢楼完全倒塌，3个街区的楼房部分倒塌，10个街区的楼房严重损伤。（见图9-9）。

图9-9　“9·11”事件

3.“9·11”事件暴露出的问题

从世贸中心被撞的座塌的全过程看，它的设计者未曾料到会遭遇这样极端严重的事态。(www.xing528.com)

（1）钢结构会处于如此高温的环境下，以致完全丧失承载力。

（2）建筑物会遭到如此庞大重物有意识的撞击，以致完全丧失整体稳定性。

（3）高层建筑会遇到如此众多人群（几万人）必须顷刻疏散问题，以致数千人因来不及逃出而死亡。

（4）高层结构会发生如此迅速的自上而下的破坏，以致出现倾泻性的座塌。

（5）双塔倒塌后会影响如此众多的周围建筑物，以致曼哈顿商业区顿时消失。

4.“9·11”事件后的设计注意事项

“9·11”事件后，高层建筑依然是城市生活的重要组成部分，为了保证在高层建筑物里工作和生活的人们的安全，在削弱战争与恐怖袭击影响方面，建筑设计应注意以下问题。

（1）耐火材料的应用，以及材料和结构的耐火、耐久性问题。

（2）选择更为坚实可靠的主体结构体系，建立多道抗撞击荷载的防线。

（3）在结构系统中建立防止结构连续倒塌的机制。

（4）在建筑布置中建立结构绝对安全可靠的逃亡通道。

（5）解决在危急情况下大批人员的紧急疏散问题。