纽约世贸大楼 (结构上篇)

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上会讲到大厦在受到强风吹袭时的情况,
另外亦提及愈高的大厦所受的风力便愈大
, 为什么? 答案其实很简单, 因为面积大了, 受风力影响的面积便增大, 摆动幅度
自然大. 如果用物理学来解释:
Bending Moment(摆动幅度) = Force(力) x distance(距离/高度)
如果高层大厦和低层大厦所受的风力是一样的话, 高层大厦由于高度比较长,
所以
摆动幅度自然比低层大厦大, 正如20cm长的间尺会比10cm长的间尺摆动幅度大.因此
, 一个40层大厦的建筑成本比20层大厦的建筑成本, 多不止一倍什至三至四倍. 因
为结构上除了要应付额外20层大厦自身的重量(Dead load), 还需要应付额外20层人
数上的重量(Live load), 最后还需要加强Bending Moment上的负重.
另外,网友问到如果遇到龙卷风的情况会如何? 其实情况都是一样,
因为当大厦受到
任何风吹袭时都是会摆动, 只是方向而已. 龙卷风虽然有旋转的成分, 但其实只是
同一个时间向两个不同的方向移动, 一个向前推, 另一个同时向左推. 对大厦而言
, 都是因风向的关系而同一时间向两个方摆动, 只要风力没有超过大厦的安全系数
便没有问题.
讲至这处,
大家可能问现在讲述的情况都是在侧面而且假设情况风力只向大厦平均
地吹袭, 但如果风力是不平均地向大厦吹袭, 情况又会如何?
如图示:
这种受力便称为剪力(Shear
force),
和剪力(Shear force) 的强度, 所以柱和梁都放在外墙之内. 由于双子大楼在当时
是破旧立新而且是当时最高的建筑物, 在结构设计上是有非常高的安全系数, 第一
:东、南、西、北四边都有59条工字铁(I-beam)钢柱支撑, 相对香港的 IFC I 和 IFC
II、九龙站的ICC整个大厦都是只有8条柱, 双子大楼是有在结构设计上是有非常高
的安全系数. 而且使用了Mullien wall structural system即是柱和梁和楼板的连
接工序先在工厂制作部件然后才送到地盘安装, 因为水泥在调节下的温度、温度和
气压下凝固, 混凝土的强度可以大幅提高. 至于楼板更是由钢框架(Truss) 所组成
的, 所以跨度和承重量都比我们常见的普通混凝土楼板为高.
另外, 双子大楼所有柱都连接到每一条桩柱, 而桩柱是打至地球的地壳,
由于有
如此高的安全系数, 所以尽管在1993年回教激进份子曾在地下停车场处用汽车炸弹
攻击这大厦, 但只是令这大厦的局部停车场局部倒塌, 因为炸弹根本没有破坏外墙
的柱和桩, 而且双子大楼有43个电梯糟, 每个电梯糟都需要厚厚的混凝土作保护
, 用炸弹根本不易破坏大厦. 所以双子大楼在第一次袭击后只需要20天便可重开.
不过,当时的设计安全系数是容许707客机(当时最大的客机) 冲击这大厦,
但为何Twins
tower会倒塌? 根据以下的Video, 一名美国的教授 ━ Professor David Ray Griffin指
出大厦不是由飞机爆炸而导致倒塌, 其实是由爆炸品引起的, 但我并不同意因为根
据我找到的资料并不是这样的.
http://www.youtube.com/watch?v=ytDzgr4lagM
明天详细剖析双子大楼倒塌的各种可能性.