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世贸大楼的倒塌与钢结构防火 纽约世界贸易大楼于1966年开工，历时7年，1973年竣工以后，以地上110层（地下6层）、411米的高度作为摩天巨人而载入史册。它是由5幢建筑物组成的综合体。其主楼呈双塔形，塔柱边宽63.5米。大厦的承重结构全部为钢结构，而且首次采用了外墙承重的结构设计，楼的外围有密置的钢柱，两根钢柱之间的距离只有1.016米，像钢栅栏般密集，每栋楼的总用钢量为7.8万吨，墙面由铝板和玻璃窗组成，有“世界之窗”之称。 2001年9月11日晚20:45美国航空公司11次航班飞机撞击世贸大楼的北部塔楼接近顶部的位置。大火燃烧了1小时43分钟后世贸大楼北部塔楼倒塌。9月11日晚21:03联合航空公司175次航班撞击世贸大楼的南部塔楼。大火燃烧了1小时零2分钟后，南部塔楼倒塌，灰尘和残骸四处飞溅。转眼之间，纽约世贸“双塔”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。 事实证明纽约世界贸易中心大楼的建筑钢材和结构设计都是过得硬的，大楼不仅经历了近30年的风雨依然完好，甚至这次飞机的巨大撞击也未能使之立即倾倒。撞击大楼的波音757飞机起飞重量104吨，波音767飞机起飞重量156吨，它们的飞行速度大约是每小时1000公里，根据能量公式E=mv2/2，可以计算出当时飞机对大楼的冲量分别是1.2×109J和1.8×109J。从速度比这小得多的汽车相撞事故，可以想象这次大型客机撞击大楼的冲击力有多么的巨大，但据幸存者描述，飞机的撞击使大楼虽然晃动了近1米，但无论是内部还是外部并没有严重塌落，这是大量楼内工作人员得以逃生的关键。虽然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。 因为飞机高速撞上大楼后，起火并引起爆炸，极高的火焰温度使钢结构变软，由于支撑不住，大厦发生了倾倒。钢结构的承重性强，但遇到高温，势必使钢材料软化变形。在十九世纪，芝加哥的一座钢结构大厦曾发生火灾，结果钢结构化成了钢水，蔓延开去。自此之后，美国要求钢结构的建筑必须在钢梁和钢管外面添加防火材料。尽管为避免因此引发灾难，世界贸易中心的钢结构露明部分喷涂5毫米厚的石棉水泥防火层，核心筒设计成用防火墙及防火门包起来的防火措施，然而这样低水平的防护，对付一般的小灾小火还可以应付，但遇到如此猛烈的火灾，钢结构防火涂层根本不可能应付。其实火灾火场的温度不应由标准曲线的来，因为火场的发展趋势不可能按照一定的规律。美国世贸大厦的火灾是由航空汽油在爆炸状态下，以一种爆炸式的方式发展，波音757飞机所载35吨燃油，波音767飞机所载51吨燃油，在撞击时的爆炸威力相当与两万公斤的TNT炸药；而且由于飞机的撞击，使得防火保护涂层剥落毁坏，火焰趁虚而入，使得部分钢结构直接暴露与熊熊烈火之中，由于这部分的热快速传递到其它部位，使得钢结构内部很快达到其的耐火极限。长时间猛烈的大火烧软了飞机所撞击的那几个楼层的钢材，而它上部楼层约数千吨到上万吨的重量自然就会落下来，像一个巨大的铁锤，砸向下面的楼层，对下面的楼层结构的冲击力远远大于其原先静止时重力，下面的楼层结构自然难以承受，于是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。 根据纽约市政府统计，世贸中心倒塌造成损失67亿美元；计算机及其它办公设备共计损失120亿美元；重建大楼将耗资53亿美元；纽约市政府还要花费110亿美元用来安抚数千名遇难者家属。并且由于这次的灾难事件，造成了以后长时间周边和世界经济的恶劣影响。 2、钢结构的广泛应用 现代建筑已经告别了过去“秦砖汉瓦”的时代，各种新型建筑技术和建筑材料的被广泛应用于现代建筑中。目前，钢结构已在建筑工程中发挥着独特且日益重要的作用。轻型钢结构因其商品化程度高、施工速度快、周期短、综合经济效益高，市场需求也越来越大，现已广泛运用于厂房、库房、体育馆、展览馆、机场机库等工程，发展十分迅猛。 钢结构体系具有自重轻、安装容易、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势。最近在我国建筑工程领域中已经出现了产品结构调整，长期以来混凝土和砌体结构一统天下的局面正在发生变化，钢结构以其自身的优越性引起业内关注，已经在工程中得到合理的、迅速的应用。 近几年来，我国建筑钢结构处于建国以来最好的一个发展时期，钢结构正从高层钢结构（包住宅）、大跨度空间钢结构、轻型钢结构三个方面，在建筑工程中发挥独特作用。并且面临许多机遇： （1）从1996年开始，我国钢产量超过1亿吨，居世界之首。这是发展我国钢结构的主要物质基础； （2）国家政策的支持。我国《国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要（草案）》提出了大力推广应用钢结构，对钢结构产业的发展制定了方向。 （3）空间结构几