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一個致命的設計缺陷!35米高蹺上的279米摩天大廈差點被颶風吹倒

作者:由 徐德文科學頻道 發表于 舞蹈時間:2020-09-08

一個致命的設計缺陷!35米高蹺上的279米摩天大廈差點被颶風吹倒

一座59層279米高的

摩天大廈

矗立在市中心,是當時地球上第7高的建築,周圍就是繁華的商業區,人來人往,車水馬龍。

然而這座摩天大樓卻存在一個致命的設計缺陷,再加上施工時的偷工減料,一旦一場風速超過113公里/小時的颶風經過,這座

摩天大樓

就可能轟然倒塌。

一位土木工程專業學生偶然發現了這個問題,告知了設計者,重新計算後確認了這個設計缺陷,補救措施迅速開始展開。

然而就在這個時候,一場時速超過220公里/小時的颶風向著這個城市撲來,補救措施沒有任何可能在颶風到來之前完成,這座大廈及周圍民眾的命運究竟如何呢?

一個致命的設計缺陷!35米高蹺上的279米摩天大廈差點被颶風吹倒

高蹺上的大廈

這座大廈就是美國紐約的

花旗集團

中心,高達279米,頂部呈45度角,建築費用高達2億美元,1977年建成後就成為地標式的建築,是當時世界上第7高的摩天大樓。

花旗銀行

中心的設計非常獨特,整個樓體矗立在5根35米高的方柱子上。這是因為該建築位於聖彼得福音派路德教堂的上方,教會允許花旗修建大廈的條件,就是你們只要別碰到教堂,怎麼修都沒關係。

一個致命的設計缺陷!35米高蹺上的279米摩天大廈差點被颶風吹倒

設計這棟大廈的任務落到了建築師休·斯塔賓斯(Hugh Stubbins)和著名結構工程師威廉·拉梅雪(William LeMessurier)身上。拉梅雪坐在一家希臘餐廳裡想啊想,隨手拿過一張餐巾紙畫了起來,結果就想出了這個天才的設計方案:

一個致命的設計缺陷!35米高蹺上的279米摩天大廈差點被颶風吹倒

用5根柱子,9層高蹺將整座大廈架空在教堂的上方,為避開教堂,四周的方柱必須放在每一側的中間;

但這樣一來建築物就不太穩定了,所以拉梅雪就設計了人字形的支撐結構,上面以八層V形結構作為骨架;

但這樣一來建築物又太輕了,風一吹就會隨風搖曳,拉梅雪又加了一個400噸重的調諧質量阻尼器,以讓大廈保持穩定。

天才設計,完美無缺!1977年大廈建成,該拿錢的拿錢,該受表揚的受表揚,一切都那麼美好。

一個致命的設計缺陷!35米高蹺上的279米摩天大廈差點被颶風吹倒

學生髮現嚴重問題

然而到了1978年,普林斯頓大學一位名叫

黛安·哈特利

(Diane Hartley)的土木工程專業學生為了寫論文,準備用這個建築做案例,她懷著崇敬的心情參觀了

花旗銀

行中心,並請拉梅雪的團隊提供了設計資料。計算後她發現,如果有颶風從45度角側向吹來,這棟建築是無法承受異常應力的。

一個致命的設計缺陷!35米高蹺上的279米摩天大廈差點被颶風吹倒

哈特利

百思不得其解,聯絡了拉梅雪團隊的初級工程師

喬爾·韋恩斯坦

(Joel Weinstein),當時的建築規範並不要求計算45度角風的應力,

韋恩斯坦

向她保證,建築物是安全的,這樣設計更高效。哈特利只是一位本科生,她屈服於韋恩斯坦的話,並在論文中做了引用,但也說明了她計算的45度角風的應力問題。

拉梅雪後來得到了這個資訊,重新計算後嚇出了一身冷汗,他發現真有45度角吹來的颶風的話,將會使結構上的負荷增加40%,而

連線件

上的負荷將增加160%。

他把建築所能承受的風速和氣象資料對比後,發現花旗銀行中心能夠承受55年一遇的風暴襲擊,這讓他稍稍鬆了一口氣。

一個致命的設計缺陷!35米高蹺上的279米摩天大廈差點被颶風吹倒

然而他很快就覺得有什麼不對勁,回到花旗銀行中心實地檢查後,他倒吸了一口冷氣,當初他設計的200個連線處用焊接固定的方案,已被施工方改成用螺栓連線。再加上風暴期間可能停電,導致調諧質量阻尼器無法工作。進一步的計算表明,在這種情況下建築物只能承受113公里/小時的颶風襲擊,相當於16年一遇,也就是說,這棟摩天大廈就是一座定時炸彈,每年有16分之一的可能爆炸!

差點毀於颶風

拉梅雪擔心事情曝光後會毀掉他的專業聲譽,他和建築師及花旗集團高層商量後,說服了花旗銀行在不通知公眾的情況下對大樓進行秘密的緊急維修。

維修方案是在每個接縫的螺栓連線處都加上5釐米厚的鋼板,焊死在一起。

由於需要秘密維修,連大廈內辦公的人都不能知道,維修工作只能在晚上進行,並在一大早就要停工撤出,需要耗費整整三個月的時間。

一個致命的設計缺陷!35米高蹺上的279米摩天大廈差點被颶風吹倒

在紐約警察局的協助下,各方制定了一個跨越10個街區的疏散計劃,3個氣象部門24X7小時監視潛在的風暴,並組織了2500名

紅十字會

志願者待命。

不幸的是,維修進行到第六個星期,加固工作只進行到一半的時候,加拿大水域有記錄以來最強的颶風埃拉(Hurricane Ella)已經形成,從哈特拉斯角直衝紐約而來,速度最高達到了220公里/小時,後果已不堪設想!

幸運的是,距

紐約市

需發出緊急疏散指令僅幾個小時的時候,颶風向東移動轉向了海面,並突然轉向

北大西洋

方向而去,這場摩天大樓被風吹垮,殃及周圍街區的潛在巨大災難才沒有發生。

一個致命的設計缺陷!35米高蹺上的279米摩天大廈差點被颶風吹倒

巧合的是,當時紐約所有的報社都在罷工,所以這件事竟然神不知鬼不覺就隱瞞了下來。

一直到了1995年,作家喬·莫根斯特恩(Joe Morgenstern)偶然聽到這個故事並採訪了拉梅雪,這個事件才在《

紐約客

》上公諸於天下。後來BBC播出了關於此事的特別報道,那名學生哈特利才知道她的論文竟然引發了這麼多的故事,遺憾的是,著名的結構工程師拉梅雪卻從未和她聯絡過。如果她當時一直緊跟此事,或許現在也是一位著名的建築設計師了。

拉梅雪後來因為隱瞞問題近20年受到了廣泛批評,包括監督不力導致焊接被改為螺栓連線,發現危險未首先考慮公共安全甚至誤導公眾,隱瞞問題近20年,阻礙了專業人員從該知識中獲得技術和道德進步。

所以人性本惡,任何地方都是如此,很多時候道德並不能解決問題,只有嚴厲的約束和監督,才是避免問題和災難發生的根本。

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標簽: 拉梅雪  颶風  大廈  45  度角