纽约世贸中心大楼
《材料与社会》世贸大厦坍塌的材料学追思
1.3 世贸大厦坍塌的材料学追思世贸大楼简况：纽约世界贸易中心大楼位于曼哈顿闹市区南端，雄踞纽约海港旁，是美国纽约市楼层最多的摩天大楼。
它由纽约和新泽西州港务局集资兴建，原籍日本的总建筑师山崎实负责设计。
大楼于1966年开工，历时7年，1973年竣工以后，以110层、411m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63.5m。
大楼采用钢架结构，用钢7.8万吨，楼的外围有密置的钢柱，墙面由铝板和玻璃窗组成，有“世界之窗”之称。
塔楼坍塌的原因：波音飞机为什么能够撞倒像世贸中心塔楼这样坚固的庞然大物?据当时世界最权威的科技杂志之一的《科学》杂志报道：专家们相信，塔楼坍塌的首要原因是:飞机上约有3万公升的油料爆炸后，在局部形成了1000 ℃以上的高温以及引燃了某些可燃的建筑材料及楼内可燃物质。
需知几乎任何材料一旦在较高温度时其强度都会迅速降低：如从室温上升到600℃，45钢的抗拉强度下降一半(从调质或正火态的约800MPa降至400MPa)；铝合金在400 ℃时的强度仅为室温时强度的10%不到。
按照当初的设计，如果是在20世纪70年代，世贸中心塔楼是能够经受住那时的飞机撞击的。
这一方面由于塔楼简直就是钢铁巨人，其钢架结构外围的密置钢柱的柱与柱之间的距离(即窗户宽)仅0.5m宽；另一方面，其钢梁钢柱表面涂有耐火材料。
世贸中心的设计者曾为了比喻大楼的坚固，说：“如果有一架波音707以每小时180英里(1英里＝1.61km)的速度飞向大楼，只有它撞击到的7层会被损坏，其余的部分仍然会站在那里，整个大楼也不会塌”。
每小时180英里是纽约允许空间飞行物飞过城市的最高速度。
但是这个美籍日本人如果还活着也难以料想，真会有人驾着飞机冲向他引以自豪的空间控制感极美的双塔。
事实上，纽约人看到的是一架波音767飞机，速度是每小时400-500英里，并在距离大楼不远的地方开始加速。
所以问题在于，现在的飞机越来越大．专家指出，对于如今喷气式飞机燃料所引发的大火，绝大多数建筑物内的灭火装置根本不起作用，而支撑塔楼的钢梁钢柱经过600 ℃以上的持续烘烤，必然发生严重软化，原有的强度几乎丧失殆尽。
纽约世贸大厦为何瞬间坍塌
纽约世贸大厦为何瞬间坍塌纽约世界贸易中心大楼位于曼哈顿闹市区南端,雄踞纽约海港旁,是美国纽约市最高、楼层最多的摩天大楼。
大楼于1966年开工，历时7年，1973年竣工以后，以411米的高度作为110层的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，可容纳5万名工作人员，同时容纳2万人就餐。
其楼层分租给世界各国800多个厂商。
大楼采用钢结构，用钢7万8千吨，楼的外围有密置的钢柱，墙面由铝板和玻璃窗组成，有“世界之窗”之称。
2001年9月11日双子塔遭受飞机撞击后，挺立了近两个小时之后突然坍塌。
从电视里看到大楼坍塌的人都有一个疑问：为什么其坍塌跟定向爆破一样那么迅速？由于瞬间的坍塌，许多困在里面的人员和跑进去救火的消防队员来不及撤离，牺牲在里面。
这要从纽约世贸大楼的结构说起。
世贸大楼的设计是在1960年完成的。
这世界第一高楼真是钢筋铁骨，大楼的外层是坚硬的钢铁骨架，大楼中心的电梯通道和天井则是由钢索和水泥构成的：一根垂直的水泥柱从顶层通向底层，水泥柱里包着几千条垂直的钢索。
这样的结构是刚中有柔，可以使大楼承受强风和地震，当强风吹来时，大楼楼顶拉到地基的钢索回像果冻一样摇晃，缓冲了破坏力。
就像一个木条钉的包装箱外面有缠了许多绳子一样，可以使木箱抗冲击。
钢索外面的水泥目的是防火的，水泥可以延缓热的传递。
世贸大楼的坚固性在1993年得到检验，当时一颗炸弹在建筑物内部爆炸，但没有造成很大的损坏。
但是9·11的情况不一样。
当飞机对着大楼拦腰撞上，91000升燃油在撞破的大洞中猛烈地燃烧时，产生的高温使大楼的钢骨开始熔化，这是设计师从未料到的。
本来是加固大楼的钢索成了拖垮大楼的凶手。
这是为什么？打个比方，用12根木棍做一个长方体，这个架子不很结实，我们用绳子上下缠紧，架子会变得结实。
现在如果作为立柱的木棍断裂了，在绳子的拉力下木架会倒塌得更快。
钢柱熔化了，钢索失去了支撑会牵动上面的东西迅速落下。
著名的三角形建筑[7篇]
![著名的三角形建筑[7篇]](https://img.taocdn.com/s3/m/4e6219d3a1116c175f0e7cd184254b35effd1a46.png)
著名的三角形建筑[7篇]1. 纽约世贸中心纽约世贸中心，作为曾经的全球最高建筑，以其独特的三角形外观设计闻名于世。
世贸中心的设计理念旨在创造一个具有高度抗震、防火性能的建筑，同时展现出现代建筑的简洁美。
然而，在2001年9月11日的恐怖袭击中，世贸中心不幸倒塌，成为人类历史上的一大悲剧。
2. 上海东方明珠塔上海东方明珠塔位于中国上海，是一座具有代表性的三角形建筑。
这座高达468米的塔楼不仅是一个旅游景点，还是一座集广播电视、观光、餐饮等多功能于一体的综合性建筑。
东方明珠塔以其独特的三角形结构，展现了现代建筑的独特魅力。
3. 悉尼歌剧院悉尼歌剧院是澳大利亚的标志性建筑，其独特的三角形屋顶设计使其成为世界上最著名的三角形建筑之一。
这座建筑由丹麦建筑师约恩·乌松设计，被誉为20世纪最具代表性的建筑之一。
悉尼歌剧院不仅是一个世界级的表演艺术中心，更是澳大利亚的文化象征。
4. 巴黎卢浮宫金字塔巴黎卢浮宫金字塔是法国巴黎卢浮宫博物馆的入口建筑，由美国建筑师贝聿铭设计。
这座金字塔采用钢结构和玻璃幕墙，以其独特的三角形外观和现代感十足的造型，成为巴黎的标志性建筑之一。
卢浮宫金字塔不仅是一个建筑杰作，更是现代艺术与古典文化的完美融合。
5. 纽约Guggenheim博物馆纽约Guggenheim博物馆是美国著名建筑师弗兰克·劳埃德·赖特设计的三角形建筑。
这座博物馆以其独特的三角形屋顶和螺旋形内部结构，成为现代建筑的典范。
Guggenheim博物馆不仅展示了丰富的艺术藏品，更是现代建筑与艺术完美结合的典范。
6. 香港国际金融中心香港国际金融中心位于中国香港，是一座具有代表性的三角形建筑。
这座高达484米的摩天大楼不仅是一个金融中心，还是一座集办公、酒店、商场等多功能于一体的综合性建筑。
香港国际金融中心以其独特的三角形结构，展现了现代建筑的独特魅力。
7. 布拉格国家图书馆布拉格国家图书馆是捷克布拉格的一座具有代表性的三角形建筑。
北美最高建筑—纽约世贸中心结构分析
北美最高建筑—纽约世贸中心结构分析1WTC新建项目包括地上300万平方英尺，地下50万平方英，对于一些参观过纽约世贸中心遗址的人们来说,很难想象如何在那里重新建造美国第一高楼。
但对于有些人来说,他们从来没有怀疑过。
一、工程概况世界贸易中心（1WTC），是曼哈顿世贸中心遗址重建计划的四座塔楼中最高的一座，由高层建筑与城市人居(CTBUH)理事会宣布将成为北美最高的建筑,同时也将成为世界已建建筑中的第三高楼。
为了与丹尼尔•里伯斯金的总体规划保持一致，该塔楼从地面到塔尖的总高度为1776英尺，恰恰是美国的建国年份,主体结构的设计高度与原本的世贸中心塔楼高度相同,为1368英尺，最上部是一个408英尺高的螺旋塔尖。
螺旋塔尖设计达到了塔楼设计要求的高度，主屋顶上有一个多层格子圆环，螺旋塔尖就安置在圆环上，与自由女神手中的火炬形神相通。
1.2 新标准2001年双塔的倒塌成为工程界一个严重的案例，未来高层建筑的建设需要在防恐怖袭击方面吸取教训。
设计团队面临了众多前所未有的挑战——特别是安全问题——预计将达到或超越尚未公布的法规和标准。
我们也敏锐地意识到这座塔楼的设计或许会为未来的高层建筑设计提供一个标准，激励我们超越常规的高层建筑设计技术。
1.3 结构分析1WTC的建造计划包括300万平方英尺的地上建筑和50万平方英尺的地下空间。
塔楼包括71层的办公楼层、8层的MEP空间、1个50英尺高的大厅、客户放松空间、1个2层的位于1269英尺高空的观景平台、“天空”餐厅、停车场、零售部和通往公共交通网络的通道。
塔楼结构在地下延伸了70英尺，为地下4层。
考虑到地下地铁等的位置，塔楼下部构件需要重新排布。
这些空间需要45000吨结构用钢。
1.4 塔楼设计该建筑办公楼层从地上190英尺高度开始，在4层的主大厅上开始建造。
塔楼的四角逐步被削掉，从办公楼层的第一层开始逐渐向内倾斜直到屋顶，此时楼板单边长度为145英尺，与底部的四边形旋转了45o。
纽约世贸大楼倒塌原因数值分析
纽约世贸大楼倒塌原因数值分析1、背景2001年9月11日，恐怖分子撞击美国纽约世贸中心双塔楼，随后的爆炸和火灾使大楼倒塌，造成3000余人死亡或失踪，经济损失无法估计。
“9.11”事件留给人们无尽的思考，也给今后超高层钢结构设计带来严峻挑战。
总结人类用如此巨大的代价换来的教训与经验，对今后超高层钢结构设计具有重大意义。
2、大楼倒塌粗略分析2．1世贸中心工程概况73年建成，由两栋110层的方形塔楼和裙房组成塔楼地上部分：110层，高417m平面尺寸：63.5m×63.5m服务性核心区平面尺寸：42m×26.5m标准层层高：3.66m结构体系：钢框筒四周为密柱深梁型框筒，主要抵抗水平荷载。
框筒：240根钢柱，柱距为1.02m（9层以上），柱截面为450mm×450mm 方钢管，其壁厚沿高度不等大楼（8层以下）：三柱合一，柱距3.06m ，柱截面放大到686mm×813mm窗裙梁：截面高度1320mm框筒立面开洞率：24%内部核心区：47根钢柱组成的框架，用以抵抗竖向荷载核心区的一般柱截面：450mm×450mm 方钢管防火保护：喷涂石棉水泥，厚度为30mm2．2 撞击损毁推断南楼：撞击点在78-84层，62min后倒塌北楼：撞击点在93-98层，103min后倒塌撞击北楼的波音757飞机：机身宽度3.8m，翼展38.05m，高为 13.56m，最大起飞重量1111320N ,最大载油量42600升，巡航速度917km/h，最大载客178-239人，实载92人。
撞击南楼的波音 767飞机：机身最大宽度 5.03m，翼展47.57m ，机高为15.85m ，最大起飞重量1560258N，最大载油量51130kg ，最大油量航程为9530km ，最大巡航速度898km/h，最大载客269 人，实际载客65人。
假设飞机实际质量为120000kg，速度为700-800km/h ，则撞击动能约为(2.27-2.96) ×109J ；结构的变形能和被撞断的梁、柱的冲击功可粗略估计，但飞机残骸的剩余动能、机体毁坏耗能以及转化出的热能、声能很难估计。
世贸中心一号楼
世贸中心一号楼概述世贸中心一号楼是位于美国纽约曼哈顿下城的一座摩天大楼，是世界贸易中心的主要组成部分之一。
该建筑于1970年代末开始兴建，于1973年竣工，并于2001年9月11日受到恐怖袭击而遭受严重破坏。
随后，世贸中心一号楼进行了重建，现在成为了一座全新的现代化办公大楼。
世贸中心一号楼不仅是纽约市标志性的地标建筑之一，也是国际上最重要的商业和经济中心之一。
设计与建筑世贸中心一号楼位于纽约曼哈顿下城的世界贸易中心广场，占地面积约为16英亩（约为6.5公顷）。
该建筑设计的主要目标是为商业和办公需求提供高效的空间，同时为城市的室内和室外公共区域提供丰富的社交和休闲活动空间。
世贸中心一号楼的设计由丹麦建筑师赫尔佐格·德·梅隆和丹尼尔·利伯斯金德联合设计。
建筑采用了现代主义建筑风格，具有简洁、几何和强烈的垂直线条。
整体建筑共110层，包括了灵活的办公空间、公共区域、商业设施以及多功能会议中心等。
世贸中心一号楼的外立面采用了玻璃和不锈钢幕墙，拥有优美的外观和充足的自然光线。
建筑顶部有一座天际花园，为租户提供了一个迷人的观景区域。
此外，世贸中心一号楼还设有专业的物业管理服务，确保租户的办公环境和设施得到最佳的维护和管理。
重建过程2001年9月11日，世贸中心一号楼遭受了可怕的恐怖袭击，导致建筑物严重受损，最终倒塌。
此次恐怖袭击导致了大量的人员伤亡和对纽约市以及整个美国的巨大冲击。
随后展开了一系列的重建计划，以重新建设世贸中心。
重建世贸中心一号楼的过程是一个艰巨而复杂的任务。
国际建筑师和工程师团队进行了大量的研究和设计工作，以确保新建筑的安全性和可持续性。
在重建过程中，充分考虑到了恐怖袭击的教训，采取了许多防护措施和安全设施，以保护建筑物和其使用者。
新世贸中心一号楼于2006年开始重建，最终于2013年完工。
新建筑物采用了更加坚固的结构设计和更先进的材料技术，以确保其在各种条件下的安全性和可持续性。
911纽约世贸大楼爆炸之谜
911纽约世贸大楼爆炸之谜2001年9月11日，美国发生了历史上最为严重的恐怖袭击，造成3000多人的死亡，并直接引发两场战争。
据说，此案由本•拉登为首的基地组织所为。
但日益增多的证据表明，这是一个不折不扣的谎言。
下面，我们将对部分证据作简略地说明。
世贸双塔爆炸9/11当天，几乎每个目击世贸双塔在半空中爆炸的人都感到非常震惊，但人们还来不及细想，美国政府已经准备了解释：大楼是因自身重量而倒塌的。
开始时，我们被告知：没有任何人预见到满载汽油的大型波音客机会撞击大楼的情况，而航油产生象核反应炉一样的高温，将大楼的钢铁结构熔化。
当人们指出，汽油燃烧的最高温度只是钢铁熔点的几分之一时，“横梁失败理论”(即“蛋糕理论”)应运而生。
这个受到紧急事务管理局(急管局)支持的理论的要点是：大火使脆弱的地板横梁变软，引起地板楼层发生连锁反应式的渐进性全面塌陷。
但这个理论的问题显而易见：1。
违反基本物理学原理。
2。
无法解释双塔的倒塌特徵。
3。
歪曲工程惯例和双塔设计特点。
4。
与物证的取证调查结果不符。
上图：南塔上部开始向一侧倾倒，然后在下落前碎裂。
一)政府销毁物证灾难发生后，世贸中心现场被立即封锁。
人们仅仅想对“现场零点”拍照也遭到逮捕的威胁。
几乎全部钢材残骸都被运到海外(中国，印度)的熔化炉里销毁。
急管局对倒塌原因作前期调查的建筑表现评估专家小组也不能进入“现场零点”。
对於官方理论极为重要的建筑设计资料至今未能为公众所知。
如果根据官方报告中对大楼结构的描述，将有达20%的已知被用于构建双塔的钢材不知所踪。
急管局报告出台之际，“现场零点”已经清理完毕。
二)双塔的设计能承受大型飞机撞击事实上，世贸双塔的原设计是可以承受一架载有约70多吨汽油的波音707-340飞机的撞击和随之而起的大火的双重打击的。
9/11当天撞击双塔的波音767-200飞机有着类似的体型，只载油约30多吨。
每一栋大楼都是由钢柱组成的外墙和由47根巨型钢柱组成的中心区提供支撑力，地板横梁通过多重锁扣和直接焊接将中心区与外墙的钢柱紧密相连，形成所谓“筒中筒”的结构。
世界贸易中心一号楼
世界贸易中心一号楼占地面积约0.7万平方米，建筑面积约32.5万平方米，总高度541米，为地上104层，地 下5层结构。
世界贸易中心一号楼建成时是西半球最高的建筑，获得LEED金级绿色建筑认证 ；2015年，世界贸易中心 一号楼获得世界高层建筑与都市人居学会（CTBUH）颁发的“2015美洲最佳高层建筑”奖。
世界贸易中心一号楼随着建筑从立方的基座上不断上升，边缘逐渐呈现出倒棱的形状，外立面由八个细长的 等腰三角形组成，建筑中间形成了一个八角形平面，顶部则为正方形平面，与建筑底部形成45度旋转；幕墙是一 种热破碎的组合式墙体系统，集成了具有巨大规模的隔热玻璃装置 。
世界贸易中心一号楼的尖顶部分是一种混合结构，由天线和三层通信平台环组成；天线被天线罩包裹，称为 边条的螺旋通道安装在天线罩的几何结构中，环绕在天线上，天线罩外壳的几何形状是基于重复的模块化系统， 靠近塔尖的地方有一个巨大的氙气灯 。
世界贸易中心一号楼内设有电梯轿厢（包括公共、私人与货物升降机）共73部 。
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世界贸易中心一号楼
美国纽约世贸中心核心建筑
01 建造沿革
03 建筑特色
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从美国亲密盟友到世界恐怖大亨
1955年，本·拉登出生于沙特阿拉伯的吉达。父亲是沙特阿拉伯 的建筑业巨头，拉登在52个兄弟姐妹中排行17。 1976年，拉登在沙特阿拉伯念完大学，赴英国学习工程学。回 国后接手家族生意，并获得相当的成功。在工作中，拉登开始 对伊斯兰教产生浓厚兴趣，逐渐成为一个狂热的伊斯兰原教旨 主义者。 1979年，苏联入侵阿富汗后，拉登辗转进入兴都库什山脉，参 加了阿富汗伊斯兰圣战组织，步人“圣战”的道路。他领导的 军队被称作“阿拉伯阿富汗人”。阿富汗战争期间的本·拉登得 到了美国以及西方国家的大力支持，是美国中央情报局的盟友。 美国高科技武器陆续进入了拉登的兵器库。现在大部分武器仍 在那里，拉登的组织在阿富汗战争期间获得的美国军事援助高 达2．5亿美元之巨。 1989年，苏联撤军后，拉登无意介入阿富汗权力之争，他重返 沙特阿拉伯，从事建筑业务。同时专门训练“圣战者”，逐渐 成为部分阿拉伯国家鼓吹原教旨主义极端组织的领导核心。 1994年，沙特政府取消了拉登的国籍，并将其驱逐出境。从此， 拉登便四处漂泊。靠着他在建筑业经营中所积累下来的数十亿 美元的家财，开始了他的活动。 1996年，拉登辗转返回阿富汗，寻求在那里“避难”。直到目 前，拉登一直在阿富汗定居。
然而超高层建筑无法回避的固有缺陷，使纽约世界贸易中心大楼 这样高水平的大楼还是未能躲过彻底毁灭的命运。超高层建筑必 须使用钢材建造，而钢材有一个致命的缺点，就是遇高温变软， 丧失原有强度。为避免因此引发灾难，建筑钢材上都涂有防火涂 料等防护物，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，钢材防火涂层根本不可能应付。 这次撞击大楼的波音757飞机大约可载35吨燃油，波音767飞 机可载51吨燃油，由于是从美国东部飞往西部的远程航班，所以 飞机上的油箱估计装满了燃油。在起飞后这些飞机很快改变航线 撞击纽约世界贸易中心大楼，机上燃油消耗很少，几乎将它们的 满满一飞机油箱的优质航空煤油都撒到了大楼里，燃起了熊熊大 火。 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，于是一 层层垂直地垮塌下来。
北京时间9月11日晚20:45第一波飞机撞击世贸大楼的北部塔楼 接近顶部的位置。由于这种波音757飞机所载燃油较少，加上撞击 位置较高，上层压力较小，所以大火烧了很久，直到北京时间9月 11日晚22:28：大火燃烧了1小时43分钟后世贸大楼北部塔楼才倒塌。 北京时间9月11日晚21:03第二波飞机于撞击世贸大楼的南部塔 楼。因波音767飞机所载燃油量大，加上撞击位置较低，上层压力 很大，所以北京时间9月11日晚22:05：大火燃烧了1小时零2分钟后， 后被撞击的南部塔楼反而率先倒塌，灰尘和残骸四处飞溅。 另据消息：美国建筑专家评论指出，他们通过观看大楼倒塌 的录像认为，虽然飞机冲撞对大楼确实造成了一定的破坏，但随 后燃起的大火才是造成楼房倒塌的直接原因。 其实，国际国内的建筑专家早就强烈反对建造超高层大楼， 他们特别强调的是超高层大楼的安全性极差，一旦发生火灾、风 灾、地震等自然灾害；或人为破坏和质量事故，后果将不堪设想。
纽 约 世 贸 大 厦 被 飞 机 撞 击 后 的 大 空 洞
图为美国东部 时 间 11:54 ， 曼 哈 顿 上空的卫星图片— — 图 为 1350 英 尺 高 的世贸中心被袭击 过后的废墟，可以 很清晰的看到街道 上的救援车辆。 （IKONOS人造卫星 为世界上第一个商 业运作的摄像卫星， 能在离地球423英里 的上空，以17500英 里/小时速度拍摄）
让我们向纽约世贸中心默哀， 让我们向纽约世贸中心默哀， 为所有恐怖事件中无辜死难的人们。 为所有恐怖事件中无辜死难的人们。
纽约世贸中心大楼完全塌落原因分析
纽约世界贸易中心大楼曾是世界第一高楼，它高411米， 单个塔楼的重量约5万吨，美国凭借高强度的建筑钢材，和高 水平的结构设计技术建成了这个庞然大物。 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。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。
美国纽约世界 贸易中心双子 星大楼倒塌前， 很多惊恐的美 国市民说，他 们看到大火熊 熊浓烟之中， 好像出现了魔 鬼撒旦的面孔。
帝国大厦耸立在 纽约的摩天大楼 当中，显得那么 孤独。它曾经是 纽约最高的建筑 物，但上世纪70 年代世贸中心取 代了它的位置， 没想到在新世纪 的第一年，它又 பைடு நூலகம்到了第一的位 置，只是这个结 果也是它不愿看 到的。