在紐約市110層、1365英尺高的世界貿易中心雙塔遭受毀滅性襲擊一年後,關於摩天大樓未來的疑問依然存在。畢竟,誰願意在宏偉、標誌性的建築中工作或生活,使其在人群中脫穎而出,從而成為誘人的目標呢?“儘管世界貿易中心倒塌是一場悲劇,但摩天大樓仍將繼續存在,”紐約市著名建築事務所Kohn Pedersen Fox Associates的高階合夥人A. Eugene Kohn斷言。“儘管美國摩天大樓的建設可能會停頓長達十年之久,但我最終認為這只不過是高層建築持續歷史中一段悲傷的插曲。”
科恩指出,建造高聳塔樓的原因沒有改變:擁擠城市中高昂的土地成本、迫切的經濟需求(尤其是在快速增長的亞洲)以及開發商的自我。“許多偉大的建築之所以豎立起來,是因為有人想在天際線上留下自己的印記,”他說。科恩指出了他公司正在進行的兩個專案——香港的Union Square(九龍站)和上海環球金融中心,這兩個專案在2007年左右完工時都將超過1500英尺高(約100層)。他說,自9月11日襲擊事件以來,這兩個專案都沒有太大改變,因為中國的建築規範比較保守,使得結構更加堅固。
關於設計的新思路
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然而,這次襲擊確實促使工程師、建築師和安全專家重新思考高層建築的設計。紐約 Thornton-Tomasetti Engineers 公司的董事長查爾斯·H·桑頓表示,現在的建築商更傾向於高度強化的結構,“讓受損的建築物站立更長時間,以便更多人可以逃生”。該公司設計了吉隆坡的雙子塔,這座當時世界最高的建築,高度為1483英尺。重點是阻止由炸彈、飛機墜毀或重大火災等觸發事件引發的連鎖反應。
現代高層建築的設計使得中央核心筒支撐結構的重量或重力荷載,而周圍的外部立柱則像伸臂支架一樣,防止塔樓在遭受颶風或地震時傾覆或滑動。同時,樓層將內部框架連線到外部框架,支撐整個建築物。
脆弱的框架
就20世紀60年代後期最先進設計的世界貿易中心而言,鋼網外部骨架非常堅固,但鋼桁架樓層框架卻非常脆弱,中央核心筒的設計無法承受顯著的橫向(側向)荷載,桑頓解釋道。當飛機撞擊雙塔時,它們撞毀了許多內部和外部支撐柱,並剝落了大部分噴塗在鋼構件上的防火絕緣材料。儘管剩餘的結構很容易支撐在柱子丟失時轉移到它們身上的新荷載,但隨後它不得不應對航空燃料火災的潛在影響,這種火災點燃了樓層的所有易燃物品。“正是猛烈的燃料火災和隨後的烈火導致了倒塌,”他說。聯邦政府贊助的災難研究得出了相同的結論。(有關另一種觀點,請參閱“彎曲但不折斷”。)
桑頓認為,未來的超高層摩天大樓設計可能會更多地使用混凝土。用鋼筋加固的混凝土將用於製造結構構件。混凝土還將包裹鋼構件,支撐它們並使其免受火災影響。加強結構將提高建造成本,但幅度不大。“加固應該不會使總工作成本增加超過 2% 到 3%,”工程師說。儘管混凝土建築往往比鋼結構建築明顯更重、更笨重,但據建築師科恩稱,巧妙的設計可以避免碉堡式外觀。
更多安全功能
建築師計劃融入其他安全功能。樓層可以像海軍艦艇一樣進行分隔,以阻止框架失效和火災的蔓延。每隔 30 層左右插入的極其堅固的荷載傳遞桁架可以隔離結構損壞,避免自由落體式倒塌。防火隔斷和通風系統可以阻止火災蔓延,通風系統可以對火焰上方和下方的樓層進行加壓,以控制煙霧和熱量,這些煙霧和熱量將透過排氣豎井排出。建築物頂層的大型水箱可以用作質量阻尼器,以抵消極端橫向荷載造成的任何搖擺,並用作撲滅火災的蓄水池。
更寬、更好地防止火災和煙霧侵入的樓梯也可能增加。設計師將分隔防火樓梯,以便一個樓梯的損壞不會意味著其他樓梯的丟失。每隔 15 層左右設定獨立通風和加固的避難層或區域,居住者可以在那裡等待火災過去。還可以安裝消防員高速電梯,可以在一分鐘內上升到建築物頂部。
然而,儘管採取了這些措施,專家們強調,保護摩天大樓必須有第一道防線——即必須阻止恐怖襲擊的發生。
