911世贸大厦一塌到底的原因分析

淡水湖总工

实际上我当初撰寫此文的目的是想告知设计者，切勿仅计算强度！实例告诉我们，即使立柱强度足夠，但在失稳后，立柱弯曲的计算長度差了4倍，而临界力差了16倍！ 答网友问：什麽是弯曲長度（计算長度）？ 一個杆件，两端受压后杆件产生弯曲，必杆件外表一侧受拉另一侧受压。如杆件两端鉸接，则弯曲时杆件全長一侧受拉一侧受压。且最大拉应力压应力出现在中部。此时杆件全長为一個弯曲長度（计算長度如图1）。但如两端固结接触在支座上，杆件两端受压后杆件弯曲就大不一样了。因支点固结，杆件必先弯向一侧，而中部必将反向弯向另一侧……。（如图2）此时杆件端部一侧受拉至中部受压再至另一端时变受拉。而另一侧则相反，端部受压中部受拉至另一端变受压。而应力由拉变压再变拉的两個中点即为反弯点，此点两侧应力不拉也不压。此狀态时，中部为一個弯曲長度，两端为二個半弯曲長度。整個杆件全長为二個弯曲長度（詳见图示）。 立柱压垮塌一般不是强度不足，而常是失稳所致。表中列出了欧拉公式中立柱稳定的临界力计算所用之四种支座状态的立柱计算（即弯曲长度）。 Eller 公式 我们从 Euler 公式中可见，临界力与立柱的计算長度（即弯曲長度）的平方成反比。即立柱的弯曲長度越長临界力就越小，反之，弯曲長度越短则临界力越大。两端固定的立柱，其弯曲長度仅为立柱高度的1／2 L而一端自由一端固定的立柱其弯曲長度为2 L 警官：怎麼會倒塌呢？ 关于老朽短文目录中第67“特种结构.2003”美國911世贸大楼一塌到底的结构设计原因分析一文……当年我在深圳，在电视中见保安好心，请辛苦万分走下楼梯的人们进咖啡室休息，结果……谁也想不到一塌到底！警官：怎麼會倒塌呢？多位搞结构设计的先生们纷纷來电问我？我发现不是各楼层同时倒塌，是从上到下一层一层各個击破倒塌的。我查看了资料……世贸大厦北楼1972年建南楼1973年建大厦立柱一般用框架，內外二层即內框外框也有用桶式结构。内桶外框世贸用了內桶外框且外框是密排柱，有几处柱距仅一米。高层整體结构分析很复杂，有多种方法。但仅立柱垮塌分析时，我们可简化作一個上下支座的立柱，其高度为楼层，如楼板与立柱联接很強，则立柱可按上下固端约束，设其‘’欧拉公式‘’中的失稳临界力为100，那麼当上层荷載压向楼板並垮塌时，下层立柱上端支座成自由状态，而下端为固定，此时立柱的临界力将仅为原值的 1／16，即6.25了。 从100变成6.25，差16倍！绝对超出设计安全係數，立柱将立马下塌並将荷載压向下层楼板…… 因此，我认为，这就是大楼高层垮塌后又一层又一层逐個坍塌的原因。当然，如中间有一层加强层，垮塌楼层到此楼板强固不垮，就不会一塌到底了。 历年专著与短文目录No.671、城市中小型污水处理厂的建设与管理（编著），化学工业出版社，2001.2、城市地道桥顶入法施工（冯生华張孚珩编著），中国建筑工业出版社，1982.3、城市地道设计与施工（编写组组长），中国建筑工业出版社，1976.4、给水排水设计手册（滤池部分），建筑工程出版社，1958.5、国内外废水处理工程设计实例（三篇），化学工业出版社，2000.6、国内外给水工程设计实例（一篇），化学工业出版社，1999.7、中国环保产业技术装备水平评价（参编），中国环境科学出版社，2000.8、市政工程设计与施工实例应用手册（参编），中国建工出版社，2000.9、城镇地道桥顶进施工及验收规程（参编），中国建筑工业出版社，1999.10、潜水排污泵CJ/T3038（参编），中国标准出版社，1995.11、可调式堰门CJ/T3029(参编)，中国建筑工业出版社，1994.12、城市污水处理及污染防治技术指南（参编），中国环境科学出版社，2001.13、Vertad自热型高温好氧污泥消化工艺，中国给水排水，2003.14、污泥消化池设计中几个问题探讨，中国给水排水，2001.15、昆明市第二污水处理厂设计，中国给水排水，2000.16、生物除磷影响污泥糖类物质含量的因素，中国给水排水，1998.17、微生物细胞糖物质含量变化对生物除磷的影响，中国给水排水，1997.18、对发展我国水工业的几点看法，中国给水排水，1995增。19、污水再生与排水规划，中国给水排水，1995.20、污水处理厂引进高速风机的探讨，中国给水排水，1994.21、污水生物除磷的糖控制（CHC）工艺，中国给水排水，1999.22、单级高速离心鼓风机的控制设计，中国给水排水，1992.23、关于格栅设计的探讨，中国给水排水，1992.24、谈污泥加热设计的几个问题，中国给水排水，1992.25、法国带式压滤机的性能，中国给水排水，1991.26、关于沼气发电问题的探讨，中国给水排水，1990.27、天津东郊污水处理厂设计技术措施，中国给水排水，1988.28、西德的微孔曝气，中国给水排水，1988.29、潜水泵在市政排水中的应用，中国给水排水，1987.30、英国城市污水处理技术见闻，中国给水排水，1986.31、按多点进水设计曝气池的池容计算，中国给水排水，1985.32、一种占地小耗电少的污水处理污泥处理新工艺，给水排水，2001.33、一种水池抗浮安全措施，给水排水，2002.34、当务之急检查地漏--从SARS看存水弯的重要性，给水排水，2003.35、生物除磷糖控制（CHC）工艺的试验与研究，给水排水，2000.36、垃圾焚烧与二噁英，给水排水，1999.37、沼气发电机组与市电网并网成功，给水排水，1998.38、泵站拍门长时间拍击的原因与对策，给水排水，1998.39、厌氧-好氧活性污泥法快速低耗氧去除COD的机理初探，给水排水，1997.40、对活性污泥过剩摄磷发生条件的新认识，给水排水，1997.41、除磷脱氮新工艺在昆明第二污水处理厂中的应用，给水排水，1996.42、澳大利亚IDEA工艺污水处理厂简介，给水排水，1996.43、虹吸式滗水器的设计与研究，给水排水，1996.44、一种廉价的污水处理方案，给水排水，1996.45、关于转刷曝气机的一点浅见，给水排水1996.46、介绍一种索式刮泥机，给水排水，1996.47、介绍一种排泥捏阀，给水排水，1996.48、建在岩石中的地下污水处理厂，给水排水，1995.49、努瓦克肖特市供排水工程投标体会，给水排水，1994.50、生物除磷脱氮工艺的探讨，给水排水，1994.51、关于机械格栅的选型，给水排水，1993.52、微孔曝气布气管的排水管设计，给水排水，1992.53、建设中的天津东郊污水处理厂，给水排水，1992.54、论污水处理厂鼓风机的运行工况及设计容量的确定，给水排水，1988.55、微孔曝气的空气除尘，给水排水，1988.56、荷兰的合流制下水道，给水排水，1988.57、论污水处理厂的鼓风机类型，给水排水，1987.58、新建地区排水系统应因地制宜选用分流或合流，中国市政工程，2001.59、浅谈建设污水处理厂的五个问题，中国市政工程，2002.60、VERTREAT污水处理工艺几点优势，中国市政工程，2002.61、世纪之交论我国的城市污水处理，中国市政工程，2000.62、把好城市污水处理厂建设工作质量关，中国市政工程，1999.63、工程总承包项目开工会议内容探讨，中国市政工程，1998.64、软土地区排水工程深槽施工事故和对策，中国市政工程，1994.65、用先进的除磷脱氮技术治理富营养化，中国环保产业，1998.66、对中小型污水处理厂设计探讨，中国环保产业，1999.67、从美国世贸中心遭袭倒塌谈结构稳定性，［特种结构］2003.（目录未完，略） 关于我的短文，记得应是2001年底我完稿后寄往“特种结构”编辑部。因较久无消息，忙於工作……后（2003年）有人告知我，才想起好像收过一笔稿酬。我想可能主编沈世杰（我國有特出贡献专家称号的北京市政院副总工）进行了多人次的审核……。才决定刋出的。希望能有专家的不同意见分析之……。欢迎网友提供海內外有关方对此的分析。 高层建筑超40层一般用钢结构。失火时，如升温至350°C时钢材屈服点降1／3 ，500°C时会降1／2 。 在防火设计中，空心钢材可灌以有外加剂的防锈水，火災时升高的水温可自动调节……增加结构的安全度。