SME的博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/beckzl 他们的故事才是对科技最好的诠释,关注科技故事。微信公众号:SME

博文

美国9·11前最惨重的工程灾难 精选

已有 2396 次阅读 2017-11-12 22:29 |系统分类:科研笔记|关键词:工程结构 灾难 事故

  1978年是个特殊的年份,东方的巨龙迎来了今后腾飞的重要里程碑。

  而在西方,美国密苏里州的堪萨斯城也将迎来一个富强的绝佳机遇。

  这座以牲畜、农产品贸易闻名的城市刚刚通过了一项再开发计划,义无反顾地奔向现代化都市的光鲜。

  规划中,一座鹤立鸡群象征着堪萨斯城门面的凯悦酒店甚是惹眼。

  这座酒店共40层,高达153.62米,恰好超过了美国摩天大楼的高度标准线(152米)。

  显然,当局者认为摩天大楼是评判一个城市发达程度的一个重要指标。

  为了能让这座投资巨大的摩天大楼在密苏里州建筑高度榜首赖着的时间更长些,工程方决定采用一种颇为前卫的方案——设计与施工并行

  在催稿和改方案的扯皮中,五星级的凯悦酒店完工了,历时不到两年半,堪称效率。

  为了配合当局齐心协力摆脱堪萨斯城“牛城”的俗号,设计公司G.C.E交出了他们最惊艳的作品。

  40层高楼的底层连接着一个巨大的外延中庭,几乎在所有非承载的部位都装上了玻璃。

  通透的玻璃天花顶,靓丽的玻璃墙,最亮眼的还要数那三条吊着的空中走廊。

  空中走廊由主体建筑的一至三层连出,错落地通向中庭一侧的尽头。

  这恐怕是G.C.E最得意的杰作,虽然这三条走廊并没有什么实用功能,但它就像是工艺品底下旋转的展台那样不可或缺。

  但凡上去走过一趟的人都会惊叹整个玻璃中庭绝伦的效果。

  三条悬吊的空中走廊没有浪费底层一丝的空间,也几乎不会遮挡任何光线,足以惊艳“牛城”之外。

  1980年7月1日,凯悦酒店开张的大吉之日,密苏里州的曾经的最高建筑往下挤出了个位子,供奉着这个新晋的王者。

  豪华、气派、顶级,参加开张仪式的贵宾们想不出更美妙的辞藻来形容这个象征“牛城”腾飞的建筑了。

  五星级的凯悦酒店在一片赞美声中风光地运营了一年,前来光临的顾客络绎不绝。

  酒店运营方趁着一周年之际举办了一次颇有情调的茶舞*会,地点就在那个无比令人骄傲的中庭。


  *注:茶舞,Tea Dance,起源于十九世纪英国的夏秋乡村花园排队,最初在下午茶期间举办,当时凯悦酒店举办的是1940年代风格的茶舞会。

  为了宣传此次的茶舞会,提高酒店的知名度,运营方还特地请来了当地电视台的记者拍摄报道。

  没想到凯悦酒店不但成名了,还创下了一个20年后才被世贸中心双子塔打破的全美记录。

  连全程跟进报道的报社也沾光获得了普利策新闻奖。

  只是这一切并不是靠圆满成功的活动赢来的,而是以114人死亡114人受伤的事故丑闻换来的。


____________


  7月17日晚6时,酒店的中庭涌入了将近1500人。

  他们有的带着舞伴只为享受片刻欢乐,有的冲着丰盛的晚宴点心而来,也有只为一杯马提尼的贵宾。

  人们在这场茶舞会中尽情畅饮狂欢,待到爵士乐响起他们便毫不突兀地摇摆起身体。

  也有三两恬静的伴侣不愿在舞池中过度失态,他们更爱登高望远,宁静地欣赏着这片欢声笑语。

  三条悬空的观光走廊是完美的瞭望台,早已被不少无缘参与的早鸟占领。

  每一层的走廊上都站着15到20个左右的观光客。

  爵士乐队在卖力地演奏,舞者在畅想着舞会后夜生活的下半场,记者在帮摄像师更换电池。

  这个时刻,突然传出几声怪异的“砰砰”声,只见四层的走廊中部开始下陷!

  短短不到十秒钟,仿佛受到了爆破一般,四层走廊带着正下方的二层走廊一道化作了一堆建筑垃圾。

  遇难的不仅仅是在走廊上观光的行人,还有在中庭跳舞的数百人。

  重达60吨的碎玻璃、钢材、混凝土混合成了一座巨大的墓碑,将百余人埋葬在这座豪华的酒店。

  祸不单行,坍塌的建筑材料将酒店的水管砸开了,自来水以每分钟一吨的速度向外喷涌。

  即使是在五星级的酒店,这些无辜的人也从来未曾想过受到的灾遇也如此豪华。

  12分钟之后,救援队火速赶到现场,用工程车辆推倒了截流的大门,水位才逐渐下降。

  救援持续了近10个小时,凌晨4点半,最后一位双腿脱臼的生还者被救出。

  根据最终的统计,共有29人被救出,111人当场死亡,114人受伤,其中3人不治身亡。

  创下了当时工程结构灾难的记录,直到20年后911恐怖袭击发生后才让出了宝座。

  无数遇难者的家属悲痛万分地涌向酒店讨说法,却被告知内部调查已经展开,请耐心等待。

  可是家属们和公众等不了那么久,惊慌与愤怒不是“等待”二字能平息的。

  上帝说要有光,于是便有了光;民众说要有真相,于是便有人开始调查。

  堪萨斯当地的一家媒体《堪萨斯城星报》揽下重任,展开了秘密的非官方调查。

  报社雇佣了结构工程师做卧底,伪装成记者进入事故现场寻找真相,但只被允许在废墟30米外观察。

  幸好报社想得周全,准备了超长焦镜头,拍下了事故现场的蛛丝马迹。

  从现场拍回的照片中,工程师立马就发现了症结所在,天花板上依旧梆硬的数根吊杆泣诉着它们的无辜。

  这些吊杆同时承受着四层和二层走廊的重量,作为受力最大部件之一它们依旧坚挺。

  显然,作为另一个关键的部位,吊杆与走廊连接处就摆脱不了嫌疑了。

  可是该如何求证这个猜想呢?

  很简单,像凯悦酒店这样的摩天大楼必须经过市政的审核,一定会存有备案的设计图纸。

  这位颇有黑客潜质的结构工程师运用了某些社会工程学手段搞到了酒店中庭的原始设计图纸。

  图纸上走廊的设计分明是用长达14米的吊杆同时吊起两层的走廊,可现场的吊杆绝对达不到这个长度。

  似乎只有一个可能,那就是施工出了偏差。

  但随后公布的官方调查结果显示,事情似乎并没有这么简单。

  如图纸中所示,负责设计的G.C.E公司原设计的确是采用超长的吊杆连接两层的走廊并用螺母承受负载。

  然而,兼任施工方觉得14米的超长吊杆制造不便,运输困难,安装复杂。

  因此建议G.C.E变更设计,改成两根吊杆连接的方式,并提交了粗略修改后的图纸。

  施工方的本意是希望G.C.E审核并校核强度,但设计方却以为这份图纸已经按照惯例由施工方校核通过了,便盖上了同意的章。

  而施工方则也认为图纸经过设计方的审核通过了验收,庆幸着又减少了工作量。

  只要接触过力学的人都很容易看出来,设计更改带来的受力变化是巨大的。

  原本每层走廊的重量均匀施加给吊杆上的螺母,而更改设计后,情况变得有些复杂。

  高层走廊的螺母不仅仅要承受本层的重量,还要同时承受下层走廊的重量,载荷翻倍。

  可以轻易发现,两螺母间存在非常大的剪切力,箱梁无法承受。

  就一个小小的改动,创造了灾难历史,外行会认为不可思议,而内行觉得这就是胡来。

  1981年,并不是一个远古的年代,它不像是被大风吹跨的塔科马海峡大桥,也不像是因为方形窗户而解体的彗星喷气式客机。

  时代的局限并不能作为辩解的借口。

  当全世界都认为施工方应当承担事故的据大部分责任时,但事情还远没有那么单纯。

  实际上原设计中采用一对槽钢焊接成箱梁的方案也堪称败笔。

  据美国国家标准局的估算,事故发生时,四楼走廊连接处承受的荷载为93kN。

  而在复制的实验中,该连接处最多只能承受83kN的力,远远达不到当地建筑规范要求中的302kN载荷。

  实际上就算是没被施工方修改过的原设计也无法根本无法满足这个要求。

  所以在事故后的现场影像资料中,可以明显地发现最先失效的是箱梁。

  换句话说,从这几条空中走廊建成的那天起,就随时等着灾难发生。

  实际上,在施工期间,中庭的玻璃顶就曾经发生过一次坍塌事故,但G.C.E公司将原因归结为偶然事件,并未重视。

  在施工方修改图纸后也没有尽到认真审核的职责,在审判阶段甚至矢口否认草草盖章了事的事实。

  最终,法院判定G.C.E承担大部分事故责任,定为严重疏忽罪,并剥夺其设计资质。

  而那位主导采用槽钢焊接制作箱梁的工程师也被永久吊销了执业执照。

事故纪念碑


  为了惊艳的效果,选择最容易遮盖也最脆弱的箱梁结构,这种舍本逐末的行为是工程设计中最为致命的。

  工程中所有事关安全的设计都绝不能为美感而让步。

  因此同样是设计工作,耕耘在艺术领域的会被称作设计师,而在工程领域我们更倾向于称他们为工程师。

  超级工程少却了一分美感,不失为杰作;

  华丽景观妥协了半分安全,灾难的地狱。


  *参考资料

  袁佳珺. Skywalk Collapse美国史上最严重结构灾难:堪萨斯城凯悦酒店天桥坍塌事故. 事故·回到现场. 2010.2.

  彭小悟. 【废墟之上】堪萨斯城凯悦酒店坍塌事故. 简书. 2017.04.10.




http://blog.sciencenet.cn/blog-2966991-1084963.html

上一篇:搞得了数学、拍的了美照、写得来童话故事,他是“爱丽丝”之父
下一篇:“痒”,究竟是怎样一种感受?
收藏 分享 举报

8 赵建民 郑斌 康建 文克玲 张文超 汪晓军 吴炬 杨波

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (2 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2017-11-25 09:40

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007-2017 中国科学报社

返回顶部