美国标志性的建筑物——位于纽约市高达416米、110层的世贸中心大楼一年前遭到了毁灭性的破坏,自此之后,人们对摩天大楼的未来一直是忧心忡忡。毕竟谁都不愿意工作或生活在具有标志性却成为攻击目标的摩天大厦中。“尽管发生了世贸中心大楼倒塌的悲剧,摩天大楼仍然不会被淘汰,”纽约市头号建筑公司Kohn Perdersen Fox协会的资深合作者A.Eugene Kohn表示:“虽然在近10年内美国可能会出现建造摩天大楼的低潮,但我想这对正处在蓬勃发展阶段的高层建筑史来说,最终只是一个短暂的间歇。”
Kohn认为,建造高层建筑的动力并没有改变,如人口密集城市中昂贵的地价、迫切的经济需要(尤其是对于快速发展的亚洲国家来说)以及开发商的利己主义原则。他说:“许多高大的建筑之所以能耸立云间,是因为有人希望它能够成为某种标志。”Kohn提到了他的公司目前正在承建的两个项目——香港的联合广场(九龙车站附近)和上海的世界金融中心,将于2007年左右竣工,其高度均超过了457米(大约100层)。他说,由于中国保守的建筑规定倾向于牢固的结构,在9.11袭击之后,两个项目的计划都没有修改。
然而,“9.11事件”不得不使工程人员、建筑师和安全专家重新反思超高层建筑的设计。施工人员赞成高度加固建筑物,这样能够“使被破坏的建筑物坚持更长的时间,从而让更多的人得以逃生。”纽约Thomton-Tomasetti公司主席Charles H.Thornton这样解释,该公司设计了目前世界上最高的摩天大楼一位于吉隆坡的高达452米的裴特洛纳斯双子星塔(Petronas Towers)。问题的关键在于如何终止由炸弹、撞机或大火这样的突发事件所引发的连锁反应。
现代高层建筑的设计思路是,大楼的中心料柱支持建筑物的重量或者说重力荷载,而周围的外部柱子的建筑原理则类似舷外支架,防止建筑物在飓风或地震时倾覆。同时,大厦的内骨架与外框架由地板相连接,以支撑整个大厦。
据Thornton解释,世贸中心大楼的设计代表了20世纪60年代后期的建筑水平,大厦的外部网状钢筋框架非常坚固,但内层的钢托架地板却十分脆弱,而且中心料柱没有考虑承担建筑物侧边的重力载荷。当飞机撞上大楼时,破坏了很多内部和外部的支撑柱子,并且撞开了喷涂在大厦上用于保护钢结构的防火绝缘层。当柱子倒塌后,由残余的结构继续支撑着因柱子倒塌而转移的新载荷,但因为飞机燃料引发的大火使得地板上所有的可燃物都烧着了,其产生的效果使残余结构的状况更加恶化。Thornton说:“是剧烈燃烧的大火最终导致了大楼的倒塌。”由联邦政府发起的灾难评估研究也得出了同样的结论。
Thornton认为,未来的超高层摩天大楼设计可能会更注重使用混凝土。经钢筋加强的混凝土将用作建筑材料。混凝土还有包围钢构件,使其与火隔绝的作用。对建筑物进行加固会增加整个工程造价,但不会太多。他说:“由于加固所增加的工程造价不会超过2%到3%。”建筑师Kohn认为,虽然混凝土结构比起钢结构来,会使得建筑物重量和体积明显增加,但巧妙的设计可以掩盖这个瑕疵。
建筑师还计划结合使用其它一些安全特性。可以效仿海军舰艇的结构,对地板进行划分,以便阻止火苗的蔓延。每隔大约30层插入极端坚固的载荷转移构架,可以隔离损坏的结构并且避免其自由落下导致坍塌。通过使用防火隔离物,或者使用通风系统将着火楼层上面和下面的地板密封,并将浓烟和热量通过排气装置引出,火势可以得到阻隔和控制。位于楼顶的大储水池可抵消由于侧载荷不均匀导致的建筑物摇晃,并在着火时用于灭火。
还可通过建造更多的宽大楼梯,以避免受大火和浓烟危害。设计者可以将着火的楼层隔离,一旦一层遭到破坏并不意味着会殃及其它楼层。另外,每隔大约15层还可建立一个加固并具备独立通风系统的避难层(区),在楼里的人可以临时躲到这里等待大火结束。此外,还可安装高速电梯,这样消防人员可在1分钟内到达楼顶。
尽管可以采取这些措施,专家们更强调保护摩天大厦的第一道防线尤为重要,那就是完全杜绝恐怖主义袭击的发生。
[柯江华/译 赵辉/校]
图1在建造期间,世贸双塔楼的外部网状
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