9月11日事件中共有4架民航客机被劫持。其中两架在恐怖分子的威胁下撞向世贸中心双子塔,第三架撞向五角大楼,最后一架本应撞向华盛顿特区,但四架飞机无一幸免,机组人员和乘客试图重新获得控制权,最终在宾夕法尼亚州萨默塞特县乡村的尚克斯维尔附近坠毁。

影响最大的是世贸中心双子塔的倒塌。原因有很多,因为整个撞击和倒塌的过程被完整记录下来,倒塌前2小时的火灾事件为救援争取到了宝贵的时间。否则,世贸中心倒塌造成的死亡人数会大大增加!

世贸中心被飞机撞后,为什么没有立即倒塌?

不像被飞机撞了之后的五角大楼,公众的质疑声很多。世贸中心的倒塌,绝对是飞机撞击造成的!美国东部时间2001年9月11日早上8点46分,美航11号班机(注册号:N334AA,机型:波音767-223ER)从波士顿洛根国际机场飞往洛杉矶国际机场,坠毁在世贸北塔中心!上午9时03分,联合航空175号班机(注册号:N612UA,机型:波音767-222)坠毁在南楼。

美联航175航班撞南塔

因为两架飞机都是从波士顿洛根国际机场起飞飞往洛杉矶的,所以满载的燃油要横穿整个北美(波士顿在美国东北部)美国,靠近加拿大,洛杉矶在美国西部太平洋沿岸靠近墨西哥),纽约距离波士顿不到300公里(全程直线距离4200多公里),所以两架飞机几乎都加满了油!

175航班坠毁在南塔78至84层(共110层),11航班坠毁在北塔94至98层!撞向世贸中心后,两架飞机剩余燃油超过3.8万升。燃料被喷射到地板上,在地板之间造成燃料瀑布,蔓延到哪里就燃烧!

虽然那时候还没有可以拍照的手机,但是在DV机大行其道的美国,有40多台DV设备录下了飞机撞楼的视频,包括直升飞机的完美角度拍摄!那年我刚工作没多久,就被这些照片和飞机相撞的画面惊呆了,久久说不出话来!

毕竟距离1999年5月8日美国炮轰中国驻南斯拉夫大使馆才两年时间!当年,花农也是热血青年,学生会成员,所以他参加了组织游行,抗议美国轰炸大使馆。去年,他在同学会上提起这件事,同学们还义愤填膺!但毕竟这种行为是针对普通人的。理智上,作者还是对美国无辜人民的苦难表示同情!

话题扯远了,还是回到为什么立马不崩的话题吧!

虽然世贸中心南塔在撞击后56分钟倒塌起火,北塔也在半小时后倒塌,但这么薄的高层建筑能在高速下幸存下来已经是奇迹了一架波音767飞机坠毁,为何在如此强大的冲击力下还能经受住?

上图为波音767系列的基本参数。其中,翼展47.57米,长度在48.5米到61.4米之间,满载重量在140到210吨之间,巡航速度913公里/小时,约250米/秒!低空飞行大约700-800公里/小时,其影响可想而知。

登记号:N334AA,767-20011号班机坠毁北塔

世贸中心双子塔位于纽约曼哈顿下城。两座塔楼一南一北,均为110层高。为415米、417米管状建筑(中间为电梯及设备维修室,四周为开放式办公室)。电梯分为三个部分。整体结构如下:

世贸中心建筑平面图及总体结构图

整体来说,这是一座超高层建筑。平面为边长63米的正方形,钢架结构是现代高层建筑中典型的建筑方案。钢架提供超高强度,抗冲击、抗压能力极佳,重量远小于同等强度的水泥。

建设中的世贸中心(摄于1970年5月1日)

911事件后,美国麻省理工学院(MIT)的T.Wierzbicki教授和余同喜教授评估了世贸中心双塔的抗冲击强度计算了波音美国航空公司11号航班产生的冲击能量及其飞行速度。结果表明,双子塔的抗冲击极限为5*10^7牛顿,而美航11号班机的冲击力仅为2.4*10^7牛顿左右,虽然处于同一水平,但仍有一半的余量!

两栋建筑物被击中示意图。左上角是北塔,右下角是南塔。

因此,双子塔的南北塔都经受住了冲击。撞上北塔的美航11号班机位于非常直立的位置,所有的电梯和楼梯都被彻底摧毁。被击中的地面1344人无一逃脱!175航班撞到南楼比较远,所以还是有逃生楼梯的,所以从撞击到起火再到倒塌一个多小时,大量人员得以逃生!

为什么世界贸易中心在火灾发生后将近一个小时就倒塌了?

在大家的印象中,大火虽然可以烧毁一栋楼,但到头来还是只剩下一个框架。世贸中心双塔经受住了冲击,这意味着它们的设计强度非常好。为什么火灾可以摧毁建筑物?楼烧了?

其实关键就在于这座建筑的钢架结构,因为横跨美洲大陆的两次飞行,载运了38000公升的燃油。航空煤油虽然是一种非常难燃的燃料,但冲击高温还是让它开始剧烈燃烧,而建筑物上下通风道的结构为火灾提供了大量的新鲜氧气,类似于火箭炉效应!

11号班机撞北塔,撞断外墙35根钢柱,但内筒结构完好,世贸中心钢梁外包保温层,已考虑考虑建筑物发生火灾时的情况,但航空煤油持续燃烧产生的高温(油燃烧可产生高达1100度的高温,钢材一般在425度开始软化,一半其强度在650度时会损失),以至于钢架结构仅设计普通防火隔热层无法抵挡,最终强度下降导致结构倒塌!

世贸中心外框架的预制钢架(交错排列)

真正的灾难是在结构倒塌之后才开始的,因为北塔上面有16层,南塔上面有26层,它巨大的重量因为结构倒塌撞击在下方建筑上,在这巨大质量的冲击下,下方结构完整的一层直接被压碎!而这一层及以上的所有重量继续撞击下一层,依此类推,直到最后整栋楼倒塌!

如果冲击高度更高,比如100层以上,那么顶部的坍塌还不足以让整栋楼坍塌到底部,当然不会有任何事情发生!9/11之后,美国走向了另一个极端,而2020年,将是这个极端的另一个高峰。我们不知道世界会怎样,但我们迟早要还的!