世贸大厦倒塌原因

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Project 1世贸大楼倒塌事故的调查与原因分析

世贸大楼倒塌事故的调查与原因分析尹航（6123310701），刘嘉磊（6123310702）摘要：美国纽约世界贸易中心在911事件中的倒塌不仅造成了巨大的人员、财产损失，也对全世界范围内土木工程设计产生了重要影响。

本文通过参考多方调查数据以及对于大楼受爆炸冲击、火灾影响的数值分析，得出结论：“9·11”恐怖袭击事件造成纽约世贸大楼的内部竖向承重钢结构的防火保护层在爆炸中严重脱落，火灾高温使钢材强度大幅度降低，导致着火层群柱失稳，上部巨大的冲击荷载把下层柱逐层压，从而引发连续坍塌。

最后对超高层建筑的结构从抗爆、耐火等方面提出相关设计建议。

关键词：世贸大楼倒塌撞击爆炸影响火灾影响超高层建筑设计建议耐火性设计建议1.引言2001年9月11日，恐怖分子劫持民航客机撞击美国纽约世贸中心双塔楼，随后的爆炸和火灾使大楼坍塌，造成3000余人死亡或失踪，经济损失无法估计。

“9·11”事件留给人们无尽的思考，也给今后超高层钢结构设计带来严峻挑战。

分析与总结人类用如此巨大的代价换来的教训与经验，对今后超高层钢结构设计具有重大意义。

2.世贸大楼倒塌事故的调查美国国家标准技术研究所承担了本次事故世贸中心大楼倒塌原因的主要调查工作，经过了将近两年的时间于2004年6月19日发出总结报告：世贸大楼的设计者当初可能对该建筑的风力荷载量严重估计过低，导致大楼抵抗袭击的能力下降。

同时塔楼打防火涂层和灭火设施未达到标准，没有对火灾达到良好的遏制，飞机撞击大楼后，世贸大楼内大火温度高达1093℃，所以即使是铜铸铁打也不能不塌。

大火之所以摧毁大楼，是由于楼内的防火和灭火设施靠不住。

在正常情况下，大楼的灭火系统应该可以控制火势。

但是，飞机撞击损坏了楼内的防火层，切断了部分水管，碎屑粉尘堵塞了洒水装置，导致洒水装置无法运作，大火完全失控,使得火灾成为大楼坍塌的主要原因。

下面是关于世贸大楼及911事件的调查数据统计：2.1世贸中心工程概况数据纽约世贸中心建成于1973年，由两栋110层的方形塔楼和裙房组成。

纽约世贸中心“油燃致塌说”质疑

纽约世贸中心“油燃致塌说”质疑
李溪喧;李谷兰
【期刊名称】《武汉大学学报：工学版》
【年(卷),期】2003(36)4
【摘要】从建筑防火的角度对纽约世界贸易中心的坍塌进行了详尽的分析,指出其历火时间并未超过建筑防火规范规定的耐火极限,结构表面的温度也未超过其临界温度,耐火涂料和自动灭火装置等高等级的防火措施均保障了结构的耐火极限,从而说明"燃油烧软钢结构而致塌"的说法缺乏充分的依据.世贸中心坍塌的主要原因是飞机撞击造成塔楼局部破坏,并使楼板超载而逐层塌落,最终导致钢柱失稳而急速垂直坍塌.而燃油起火燃烧使钢柱的承载力下降,加速了这种失稳破坏.
【总页数】5页(P78-82)
【关键词】纽约世贸中心;高层建筑防火;耐火极限
【作者】李溪喧;李谷兰
【作者单位】武汉大学城市建设学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU973.34
【相关文献】
1.美国火车车厢高架桥坠落致两人死亡/巴基斯坦严重火灾致死300人工业安全广受质疑/纽约地铁施工现场发生爆炸碎石被炸起8层楼高 [J],
2.捷尔杰1850SJ高空作业平台现场施工纽约世贸“大展身手”--捷尔杰1850SJ
助力纽约世贸中心交通枢纽建设 [J], 钱宇宁
3.纽约新世贸中心自由塔 [J], 李宏明;李承宇;
4.纽约世贸中心中转站 [J],
5.纽约世贸中心交通枢纽建筑结构运用分析 [J], 胡佳;肖福琳
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纽约世贸大厦为何瞬间坍塌

纽约世贸大厦为何瞬间坍塌纽约世界贸易中心大楼位于曼哈顿闹市区南端,雄踞纽约海港旁,是美国纽约市最高、楼层最多的摩天大楼。

大楼于1966年开工，历时7年，1973年竣工以后，以411米的高度作为110层的摩天巨人而载入史册。

它是由5幢建筑物组成的综合体，其主楼呈双塔形，可容纳5万名工作人员，同时容纳2万人就餐。

其楼层分租给世界各国800多个厂商。

大楼采用钢结构，用钢7万8千吨，楼的外围有密置的钢柱，墙面由铝板和玻璃窗组成，有“世界之窗”之称。

2001年9月11日双子塔遭受飞机撞击后，挺立了近两个小时之后突然坍塌。

从电视里看到大楼坍塌的人都有一个疑问：为什么其坍塌跟定向爆破一样那么迅速？由于瞬间的坍塌，许多困在里面的人员和跑进去救火的消防队员来不及撤离，牺牲在里面。

这要从纽约世贸大楼的结构说起。

世贸大楼的设计是在1960年完成的。

这世界第一高楼真是钢筋铁骨，大楼的外层是坚硬的钢铁骨架，大楼中心的电梯通道和天井则是由钢索和水泥构成的：一根垂直的水泥柱从顶层通向底层，水泥柱里包着几千条垂直的钢索。

这样的结构是刚中有柔，可以使大楼承受强风和地震，当强风吹来时，大楼楼顶拉到地基的钢索回像果冻一样摇晃，缓冲了破坏力。

就像一个木条钉的包装箱外面有缠了许多绳子一样，可以使木箱抗冲击。

钢索外面的水泥目的是防火的，水泥可以延缓热的传递。

世贸大楼的坚固性在1993年得到检验，当时一颗炸弹在建筑物内部爆炸，但没有造成很大的损坏。

但是9·11的情况不一样。

当飞机对着大楼拦腰撞上，91000升燃油在撞破的大洞中猛烈地燃烧时，产生的高温使大楼的钢骨开始熔化，这是设计师从未料到的。

本来是加固大楼的钢索成了拖垮大楼的凶手。

这是为什么？打个比方，用12根木棍做一个长方体，这个架子不很结实，我们用绳子上下缠紧，架子会变得结实。

现在如果作为立柱的木棍断裂了，在绳子的拉力下木架会倒塌得更快。

钢柱熔化了，钢索失去了支撑会牵动上面的东西迅速落下。

Project 1世贸大楼倒塌事故的调查与原因分析

最后对超高层建筑的结构从抗爆、耐火等方面提出相关设计建议。

“9·11”事件留给人们无尽的思考，也给今后超高层钢结构设计带来严峻挑战。

分析与总结人类用如此巨大的代价换来的教训与经验，对今后超高层钢结构设计具有重大意义。

大火之所以摧毁大楼，是由于楼内的防火和灭火设施靠不住。

在正常情况下，大楼的灭火系统应该可以控制火势。

下面是关于世贸大楼及911事件的调查数据统计：2.1世贸中心工程概况数据纽约世贸中心建成于1973年，由两栋110层的方形塔楼和裙房组成。

建筑史上出现过的重大失误有哪些？

建筑史上出现过的重大失误有哪些？这个问题似乎很难回答，因为在建筑史上，失误并不是一种罕见的现象。

有些失误却具有特殊的意义，因为它们不仅仅是建筑上的问题，更是人类文明的反映。

我们将探讨一些建筑史上的重大失误，分析它们的原因，以及它们给我们带来的启示。

第一次重大失误：塔楼倒塌在建筑史上，最著名的失误之一是1971年纽约世界贸易中心的塔楼倒塌。

这座110层的高楼是由美国建筑师Minoru Yamasaki设计的，它是当时世界上最高的建筑。

在1971年7月28日，一场火灾在塔楼的第11层爆发，导致了塔楼的倒塌。

这个事件的原因是多方面的。

塔楼的结构设计并不完美。

塔楼的框架结构是由许多钢梁和钢柱组成的，这些钢材的质量并不一致。

塔楼的消防系统也存在问题。

在火灾发生时，消防系统的水压不足，无法有效地控制火势。

塔楼的建造过程中也存在一些问题。

由于施工的时间紧迫，建筑师们在设计和建造过程中没有充分考虑安全因素。

这次事故给我们带来了重要的启示。

建筑师必须在设计和建造过程中充分考虑安全因素。

建筑师必须选择高质量的材料和设备。

建筑师必须确保消防系统的有效性，以确保在火灾发生时能够及时控制火势。

第二次重大失误：荷兰防洪工程荷兰是一个海拔低，地势平坦的国家，经常受到洪水的威胁。

为了解决这个问题，荷兰在20世纪60年代开始实施“Delta计划”，该计划旨在建造一系列大型防洪工程。

这个计划在1970年代初期遭遇了一次重大失误。

这个事件发生在1970年，当时荷兰正在建造一座名为“Oosterschelde”的大坝，这座大坝是为了防止北海的潮汐涌入荷兰境内。

在建造过程中，建筑师们发现他们的设计存在一些问题。

他们的设计没有考虑到海洋生态系统的影响，这导致了海洋生态系统的破坏。

为了解决这个问题，荷兰不得不在大坝上建造了一系列闸门，这些闸门可以在需要时打开，以保持海洋生态系统的平衡。

这个事件给我们带来了重要的启示。

建筑师必须在设计和建造过程中充分考虑环境因素。

世贸大厦倒塌原因

浅谈世贸大厦倒塌原因及对高层建筑的思考2001年9月11日8：45(美国当地时间，下同)，一个举世震惊的时刻，一架恐怖分子劫持的民航飞机撞击世贸中心美国纽约摩天大楼北楼，大火燃烧后引发爆炸。

第二次9：03，第二架飞机撞击南楼，同样大火燃烧引发爆炸，至lO：00和10：29，由于火猛温高至使南北大楼相继坍塌。

霎那间，那块标志着美利坚繁荣的地段，只留下一片向东飘去的浓浓黑烟和大量废旧钢铁，那未来超高层建筑的去向如何?大厦概貌世界贸易中心是纽约的一个建筑群，由7座建筑物组成。

核心部分是两座110层，各高417m、415m的摩天大楼。

予1966年开工，1973年竣工。

大厦有84万平方米的办公面积，可容纳5万名工作人员，同时可容纳2万人就餐。

其楼层分租给世界各国贸易多个厂商．还设有为这些单位服务的贸易中心、情报中心和研究中心。

楼中共有电梯104部，含23部高速电梯，地下有供停车2000辆的车库，并有地铁在此经过、设站。

世贸中心的外圈结构为密柱深梁框筒，由240根钢柱组成，棰柱距1．02m。

内部核心区为47根钢柱形成的框架，用以承担重力荷载。

框筒柱采用450mm×450mm方管，从上到下，外形尺寸不变，靠改变壁厚来适应结构不同的受力条件。

总用钢量约20万吨，为了增强框筒的竖向抗剪强度，减少框筒的剪力滞后效应，利用每隔32层所布置的设备楼层，沿框筒各设置一道7m高的钢板圈梁。

大楼顶部的风速按255公里／小时计算，所产生的风压达到了400kg/m^2。

为了防止大风引起的振动和位移，世界贸易中心的第7层至107层的中桁架下面都装了减振器。

当最大风速时，测得顶部的位移量仅28cm。

这对于人的感觉来说，已难以觉察了。

在防火问题上，世界贸易中心采用了石棉水泥材料防火，在裸露的钢结构上部分全部喷涂了3mm厚的石棉水泥防火层。

为了防止高层建筑电梯井产生的烟囱(拔风)作用，井四周设计成用防火墙及防火门包起来的安全防火区，安全区内备有消防龙头供消防队使用，顶部的机械层放有一个容积为18．5立方米的水箱。

911事件PPT

• 另据消息：美国建筑专家评论指出，他们通过观看大 • 楼倒塌的录像认为，虽然飞机冲撞对大楼确实造成了一定 • 的破坏，但随后燃起的大火才是造成楼房倒塌的直接原因。 • 其实，国际国内的建筑专家早就强烈反对建造超高层 • 大楼，他们特别强调的是超高层大楼的安全性极差，一旦 • 发生火灾、风灾、地震等自然灾害；或人为破坏和质量事 • 故，后果将不堪设想。
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长时间猛烈的大火烧软了飞机所撞击的那几个楼层的钢材，而它上部楼层约数千吨到上万吨的重量自然就会落下来，像一个巨大的铁锤，砸向下面的楼层，对下面的楼层结构的冲击力远远大于其原先静止时重力，下面的楼层结构自然难以承受，于是一层层垂直地垮塌下来。
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北京时间9月11日晚20:45第一波飞机撞击世贸大楼的北部塔楼接近顶部的位置.由于这种波音757飞机所载燃油较少，加上撞击位置较高，上层压力较小，所以大火烧了很久，直到北京时间9月11日晚22:28：大火燃烧了1小时 43分钟后世贸大楼北部塔楼才倒塌。北京时间9月11日晚21:03第二波飞机于撞击世贸大楼的南部塔楼。因波音767飞机所载燃油量大,加上撞击位置较低，上层压力很大，所以北京时间9月11日晚22:05，大火燃烧了1小时零2分钟后，后被撞击的南部塔楼反而率先倒塌，灰尘和残骸四处飞溅。
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这次撞击大楼的波音757飞机大约可载35吨燃油,波音 767飞机可载51吨燃油,由于是从美国东部飞往西部的远程航班，所以飞机上的油箱估计装满了燃油。在起飞后这些飞机很快改变航线撞击纽约世界贸易中心大楼，机上燃油消耗很少，几乎将它们的满满一飞机油箱的优质航空煤油都撒到了大楼里，燃起了熊熊大火。
长时间猛烈的大火烧软了飞机所撞击的那几个楼层的钢材而它上部楼层约数千吨到上万吨的重量自然就会落下来像一个巨大的铁锤砸向下面的楼层对下面的楼层结构的冲击力远远大于其原先静止时重力下面的楼层结构自然难以承受于是一层层垂直地垮塌下来

纽约世贸中心坍塌评析

纽约世贸中心坍塌评析李溪喧;李传才【摘要】"911事件"中纽约世贸中心所受到的作用包括飞机撞击、汽油燃烧、楼板超载等极为偶然的荷载.整体破坏历经1～2 h,属延性破坏.估算了飞机对塔楼的撞击力,使塔楼产生了较大的位移,飞机的撞击切割了外筒的钢柱,破坏了楼板.飞机的重量使楼板超载,引起"多米诺骨牌"式的塌落,最后由于钢柱长细比的大幅增大发生失稳破坏,使塔楼呈垂直坍塌.汽油燃烧并非坍塌的主要原因,但引起材料强度和承载力的下降,加速了上述破坏过程.【期刊名称】《土木工程与管理学报》【年(卷),期】2003(020)002【总页数】4页(P16-19)【关键词】"911事件";纽约世贸中心;高层建筑;坍塌【作者】李溪喧;李传才【作者单位】武汉大学,城市建设学院,湖北,武汉,430072;武汉大学,土木建筑工程学院,湖北,武汉,430072【正文语种】中文【中图分类】TU973+.13纽约世界贸易中心(World Trade Center)始建于1966年，1973年建成，共110层，总高412 m，两座塔楼相同，曾是世界第一高楼.建筑与结构设计堪称世界一流，是纽约的标志性建筑物，是美国以及世界建筑界的骄傲.纽约世贸中心的坍塌，是由于恐怖袭击这一政治的、人为的、偶然的原因所导致.911事件不久，国内外有些学者[1，2]对其坍塌原因及破坏机理进行了分析和研究.少数学者认为撞击力是坍塌的主要原因，大多数学者则认为：飞机燃油的燃烧使钢结构软化，甚至熔化，导致建筑物的坍塌.这一说法多半是基于直观的推断，而缺乏精确的计算和科学的分析.1 建筑结构设计简介[3]及遭袭简况1.北塔110层2.南塔110层3.酒店22层4.南广场大厦9层5.北广场大厦9层6.美国海关7.附楼47层图1 纽约世贸中心建筑群平面示意图纽约世贸中心由日裔美籍建筑大师M.Yamasaki主持的5人小组设计，中国台湾的王昭藩参加了2座塔楼的整体设计[4]，建筑群布置见图1.塔楼的平面为63×63 m的正方形(图2)，楼面属大空间结构，每座塔楼的建筑面积为446 000 m2，可供5万人上班，联系工作及游览观光约3万人，共计可容纳13万人.楼内共设104部电梯，建筑有效面积率为75%，地下室设有地铁站.结构主体为全钢筒中筒结构，外筒为密距柱，9层以上柱距仅1.02 m，9层以下柱距3.06 m，体现了哥特式连续尖券的造型，同时加大了底下9层的开间，特别是底层入口的开间.内筒为电梯井和辅助用房.内外筒距离为18 m和10.7 m，之间由楼板联系.楼板用空腹桁架，面层用混凝土，构成预制组合结构板，板间用钢筋相连，空腹桁架的下弦与框架柱的连接处安装了减震器(图3).图2 塔楼平面图/m图3 楼板及其与柱连接细部图世贸中心遭到恐怖分子的2次袭击.第一次袭击来自地下，发生于1993年2月26日北京时间12时8分，世贸中心的地下停车场内，一枚重磅汽车炸弹把地板炸出了一个长60 m、宽30 m的大洞.第二次袭击来自于天上，发生于2001年9月11日北京时间20时46分，即众人皆知的“911事件”.2 袭击产生的作用及结构的破坏2.1 袭击产生的作用结构上的作用按时间的变异性可分为永久作用，可变作用和偶然作用.偶然作用是指在设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间较短的作用.“911事件”中纽约世贸中心受到的作用有：飞机的撞击力；汽油的燃烧；局部的爆燃；飞机重量对楼板的超载.从结构工程的作用分类出发，恐怖袭击产生的作用属于偶然作用.纽约世贸中心的设计者对地震，一般火灾等偶然作用，已给予认真的设计计算，但无法预计到大型波音飞机的撞击、大量的汽油爆燃以及1993年的底层爆炸等偶然作用.“911事件”引起的纽约世贸中心的倒塌，给结构理论工作者提出一个新的问题：结构工程是否应该防范这种由战争和恐怖引起的极为偶然的作用，以及如何防范和抵抗这种作用.2.3 结构破坏的类型和特征结构工程的可靠度指标与结构的破坏类型有关.破坏类型分为延性破坏和脆性坡坏.前者指破坏前有明显的变形和其他预兆，后者则无.从电视图像看到的倒塌过程似乎十分突然.倒塌仅在十几秒中垂直塌落，看似脆性破坏.但详析其破坏情况，还应看到：a.从结构遭撞击到塔楼坍塌，南楼经历了57 min，北楼经历了102 min.b.塔楼起火与飞机撞击几乎同时发生，从起火到坍塌经历的时间与上相同.c.据逃生的人们描述，塔楼曾产生了近1 m的晃动.d.其它未能直接看到的现象，如钢柱的损伤、内部楼层的塌落及钢柱的屈曲等.可见，世贸中心的整体破坏经历了1 h以上的过程，结构产生了较大的变形，整体破坏前早已产生了局部破坏，由局部破坏到整体破坏持续了相当长的时间，属延性破坏.局部的结构破坏可能呈现出脆性破坏的特征，如楼板在超载情况下可能产生剪切破坏，钢柱由于长细比的增大可能产生失稳破坏.3 塔楼坍塌原因详析3.1 飞机撞击力对结构的影响撞击力可用动能定理FS=mv2/2来计算.波音767的起飞质量为156 t，其中所载燃料约50 t.据航空专家称，飞机的巡航速度为850 km/h，但撞击时属大迂回后的超低空飞行，速度约500～600 km/h，撞击前已飞行了1 h 40 min，用去部分燃料，飞机的总质量约为150 t[2].塔楼的总宽度仅63 m，假定飞机从V=600 km/h的速度下降到0，穿过的路程为50 m，由此可求得飞机撞击力约为41 700 kN.撞击力使结构产生大位移，增大塔楼底部弯矩和剪力.根据撞击力的大小、撞击部位(距顶部约为总高的1/5)及塔楼底层的截面刚度EI等参数可简单地按悬臂构件估算楼顶的水平位移.世贸中心有强大的抗风能力.在设计风载作用下，顶部计算位移约900 mm，但多年的实测值仅为280 mm，可见抗侧移刚度相当大.可以根据塔楼的结构尺寸和材料特性精确计算撞击力产生的楼顶位移.若真如幸存者所言达到1 000 mm，则对结构的影响比较大.a.产生强烈的晃动和超常的位移.如按我国JGJ 3-91《钢筋混凝土高层建筑结构设计和施工规程》，筒中筒结构在风载作用下的u/H限值为1/1 050，地震作用下为2/950，塔楼位移已超过了正常使用的允许值.b.水平撞击力增大底层柱脚的弯矩和剪力.虽然产生了较大的位移，增大了底层的弯矩和剪力，撞击力并未对结构的整体承载力构成威胁.世贸中心未发生倾倒，即说明了这一点.c.塔楼顶部产生了偏斜.飞机撞击对外筒的损伤，使塔楼上部在撞击部位形成了不均匀的支承，机尾损伤严重，机头损伤较小，这导致了上部的塔楼向飞机来的方向有一定偏斜(图4).图4 塔楼偏斜示意3.2 撞击使楼身遭到严重破坏a.撞击力切割了塔楼内外筒的部分钢柱.b.撞击破坏了塔楼的楼板.飞机撞击的具体部位有两种可能：一是机头在上、下楼层之间撞入，二是机头直接撞击楼板.鉴于机身已隐没于塔楼内，第一种可能性更大.以波音757飞机为例，其翼展为38.13 m，机身最大直径约5.03 m，垂直尾翼高13 m, 而楼层平均层高仅为3.75 m，标准层层高低于3.75 m，由此可知，撞击造成了不少于3层的楼板大面积破坏.3.3 楼板的塌落a.楼板严重超载.飞机的总重量约为1 500 kN，连同被撞破坏的约2层楼板的重量共同施加在下1层的楼板上，造成了该层楼板的严重超载.b.楼板本身的整体性差.世贸中心的设计和施工共花费了7年.建设者们把楼层分解，一节一节在工厂车间制作后，再在现场拼装，这种施工方法造成了楼板与楼板之间以及楼板和柱之间的整体性相对较差.c.楼板的抗剪能力差.由图3可知，板和柱之间的整体性较差，在垂直荷载作用下，抗剪切能力下降，在超额荷载作用下容易造成楼板和柱连接处的冲切破坏.d.“多米诺骨牌”效应.上层楼板的塌落，全部重量砸向下一层楼板，楼板逐层塌落，形成“多米诺骨牌”效应.3.4 外筒钢柱的失稳使塔楼最终垂直坍塌外筒钢柱为压弯构件.钢柱的设计包括强度、变形和稳定的设计.强度不足产生的破坏形态为延性破坏，失稳破坏则十分突然，要求更高.影响钢柱稳定性的重要因素是其长细比λ.纽约世贸中心有110层，层间的平均高度H约为3.75 m.设计的稳定性是在楼板对钢柱有可靠横向支撑，从而长细比很小的条件下得以保证.楼板的“多米诺骨牌”式的塌落，使钢柱的计算长度H0和长细比λ增长了数10倍(图5).图5 钢柱失稳示意砸向底部的楼板对底层的钢柱产生局部的侧向挤压力，使钢柱产生侧向变形，导致失稳破坏.撞击产生的超载和楼板的塌落都在瞬间发生，所有产生的作用都是动力作用，其值比静态作用要大得多.3.5 燃油燃烧加速坍塌过程许多专家认为：导致世贸中心坍塌的原因是飞机燃油起火后烧软了钢结构(甚至认为钢材已被烧熔化)，这就是“火因说”.作者对这一说法持怀疑态度.高层建筑不仅对其承载力有极高要求，对其防火也有十分严格的要求.按照中国GB 50045-95[5]《高层民用建筑设计防火规范》的规定，世贸中心为一类高层民用建筑，耐火等级为一级[6]，其建筑构件的燃烧性能和耐火极限如表1.表中A表示建筑材料的燃烧性能级别为A级，即不燃性建筑材料，耐火极限是指在标准耐火试验中，从受到火的作用到失去稳定性、完整性或绝热性的抗火作用时间.表1 建筑构件耐火性能构件燃烧性能耐火极限/h防火墙A3.00承重墙、楼梯间、电梯井和住宅单元之间的墙A2.00非承重墙、疏散走道两侧的隔墙A1.00房间隔墙A0.75柱A3.00梁A2.00楼板、疏散楼梯、屋顶承重构件A1.50吊顶(包括吊顶搁栅)A0.25纽约世贸中心为全钢结构，其防火标准必是超级的，主体结构耐火极限不会小于3 h.耐火极限的保障，通过如下的多方面措施来实现.a.钢结构表层的防火涂料.根据世贸中心的防火等级，其防火涂料应属H类非膨胀型的厚型涂料，根据文献[7]资料，为保证3 h的耐火极限，梁、柱钢结构涂料层的厚度应在50 mm以上.b.装备精良的自动喷水灭火系统.这种系统由水源、加压送水设备、管网、喷头，以及探测系统、报警系统等组成.“911事件”当天，未见大量明火，说明航空燃油的燃烧不充分，可认为是楼内的灭火装置发挥很大作用.水能抑制其它可燃物的燃烧，延缓火势漫延速度，降低火场温度.况且，除了喷水系统，楼内还会有其它化学自动灭火装置，另有赶赴现场的消防警员的扑救.这一切，都使塔楼钢结构的燃烧温度降低，使其达不到钢材的临界温度，从而保证其3 h以上的耐火极限.可见，纽约世贸中心有严格的建筑防火设计，其耐火极限不小于3 h，而世贸中心的南楼的历火时间不到1 h，北楼的历火时间也仅102 min，还远未达到其耐火极限.因此，纽约世贸中心坍塌的“火因说”尚缺乏充分依据.燃烧损坏细部结构，降低结构承载力，其影响表现为：燃烧损坏了结构的细部构造；钢材升温降低了钢柱承载力.结构的破坏过程是一种随机过程，其原因是极为复杂的、多方面的，这些原因也是相互影响的.燃油燃烧对结构的影响与前述各种影响都是同时发生的，是一个综合过程，这一切均使纽约世贸中心最终坍塌.4 结语作者从建筑防火的角度，详尽地说明了原设计对火灾有严格的防范措施，简单地认为坍塌的原因是燃油燃烧软化了钢结构，尚缺乏充分的依据.但燃油的燃烧降低了钢材的强度，降低了结构的总体承载力.作者估算了飞机对塔楼的撞击力，这一撞击力使塔楼产生了较大的位移，并切割了塔楼钢柱，破坏了楼板.飞机的重量使本已损伤的楼板大大超载，使之发生“多米诺骨牌”式的塌落，最后由于钢柱长细比巨额增长发生失稳破坏，使塔楼垂直倒塌，这是纽约世贸中心坍塌最主要的原因.参考文献[1] James Glanz. Why trade center towers stood, then fell[J]. The New YorkTimes, 2001,11:11.[2] 陈朴.天袭曼哈顿之后[J].航空史研究，2001,(77):6-7.[3] 吴景祥.高层建筑设计[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.[4] 王哲.设计世贸大楼的中国人[N].长江日报，2001-11-5.[5] GB 50045-95.高层民用建筑设计防火规范[S].[6] 王学谦.建筑防火[M].北京：中国建筑工业出版社，2000.[7] 李国强等.钢结构抗火计算与设计[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.。

世贸大厦破坏分析研究

根据《军事大辞海》，战争是敌对双方为了一定的政治、经济目的而进行的有组织、有计划暴力行动，是人类社会发展到一定历史阶段的特殊社会现象，是阶级和阶级、民族和民族、国家和国家，政治集团和政治集团之间矛盾斗争的最高形式，是政治通过暴力手段的继续。
它到底是不是战争？各家评说不是十分一致，但是，它是目前为止人类历史上最大的恐怖事件，这是毫无疑问的。

2、油箱的强力爆炸：扩大破坏范围，导致燃油扩散
波音757飞机可载约35吨的燃油，波音767飞机可载燃油51吨。撞击爆炸产生的能量相当于2万公斤的黄色炸药，通常摧毁50层的大楼只需800公斤黄色炸药。

爆炸使爆心区域的钢结构完全破坏，爆炸的强力冲击波和破片的高速飞射使塔楼结构进一步的损坏。爆炸冲击波以应力波形式在塔楼结构中向下传播，产生偏心应力，造成局部结构屈服失稳。这种作用将传递至塔楼基础，对基础也将造成很大的影响。
美国世贸大厦破坏分析
世贸大厦破坏分析
•世贸大厦惨遭毁灭的大致过程
•世贸大厦与波音飞机的基本情况 •世贸大厦倒坍破坏的主要原因
•世贸大厦破坏引出的主要观点
一、世贸大厦惨遭毁灭的大致过程
2001 年 9 月 11 日上午 9 时，美国爆发全国性恐怖事件，美国纽约和华盛顿的主要建筑世贸大厦、五角大楼、国会山接连遭到恐怖主义分子袭击,令美国和世界震惊。

四、世贸大厦破坏引出的主要观点
1、恐怖活动首次与战争划上等号
在美国防部长拉姆斯菲德的陪同下， 9月12日布什视察了被炸的五角大楼。
北京时间 9 月 12日 22点 45 分（美国东部时间 9 月 12日上午 10 时 45分），美国总统布什在国会发表遭遇恐怖袭击后的第四次讲话，正式宣布这次恐怖活动是“战争行为”，美国将对这个事件追查到底，对恐怖分子决不姑息纵容，不管他躲在哪里。

真相大曝光：911纽约世贸大楼倒塌真正原因

•真相大曝光：911纽约世贸大楼倒塌真正原因2001年9月11日，美国发生了历史上最为严重的恐怖袭击，造成3000多人的死亡，并直接引发两场战争。

据说，此案由本?拉登为首的基地组织所为。

但日益增多的证据表明，这是一个不折不扣的谎言。

下面，我们将对部分证据作简略地说明。

世贸双塔爆炸9/11当天，几乎每个目击世贸双塔在半空中爆炸的人都感到非常震惊，但人们还来不及细想，美国政府已经准备了解释：大楼是因自身重量而倒塌的。

开始时，我们被告知：没有任何人预见到满载汽油的大型波音客机会撞击大楼的情况，而航油产生象核反应炉一样的高温，将大楼的钢铁结构熔化。

当人们指出，汽油燃烧的最高温度只是钢铁熔点的几分之一时，“横梁失败理论”(即“蛋糕理论”)应运而生。

这个受到紧急事务管理局(急管局)支持的理论的要点是：大火使脆弱的地板横梁变软，引起地板楼层发生连锁反应式的渐进性全面塌陷。

但这个理论的问题显而易见：1.违反基本物理学原理。

2.无法解释双塔的倒塌特徵。

3.歪曲工程惯例和双塔设计特点。

4.与物证的取证调查结果不符。

一)政府销毁物证灾难发生后，世贸中心现场被立即封锁。

人们仅仅想对“现场零点”拍照也遭到逮捕的威胁。

几乎全部钢材残骸都被运到海外(中国，印度)的熔化炉里销毁。

急管局对倒塌原因作前期调查的建筑表现评估专家小组也不能进入“现场零点”。

对於官方理论极为重要的建筑设计资料至今未能为公众所知。

如果根据官方报告中对大楼结构的描述，将有达20%的已知被用于构建双塔的钢材不知所踪。

急管局报告出台之际，“现场零点”已经清理完毕。

二)双塔的设计能承受大型飞机撞击事实上，世贸双塔的原设计是可以承受一架载有约70多吨汽油的波音707-340飞机的撞击和随之而起的大火的双重打击的。

9/11当天撞击双塔的波音767-200飞机有着类似的体型，只载油约30多吨。

每一栋大楼都是由钢柱组成的外墙和由47根巨型钢柱组成的中心区提供支撑力，地板横梁通过多重锁扣和直接焊接将中心区与外墙的钢柱紧密相连，形成所谓“筒中筒”的结构。

教学案例-纽约世贸大厦

残留的钢架
世贸大厦倒塌原因分析
就像是巧克力被溶化，纽约世贸大厦这三幢
大楼就这么灰飞烟灭
了。
世贸大厦倒塌原因分析
美国当地时间9月11日17:20，纽约世贸大厦47层高的7号楼倒塌，
这是世贸中心倒塌的第三座建
筑。原因还在于它的钢结构。
世贸大厦倒塌原因分析
这就是官方解释的真相；
但，有第二种可能吗？
随后的30年里，世贸大厦经历了很多！
30年里，迎接过朝霞！
30年里，经历过闪电！
30年里，经受过风雨！
2001.9.11！
2001年，乔治·沃克·布什就职
出生时间：1946年7月6日职位：美国第43任总统毕业院校：耶鲁大学就职日期：2001年1月20日
奥萨马·本·拉登（1957－2011）
911阴谋的42个证据，最新真相！ ——根据视频整理
15）2001年9月11日，美防空司令部开展一项军事演习，将所有战斗机转移到了加拿大和阿拉斯加，当时只剩下14架战斗机保护整个美国！ 16）航空公司的录音资料：“我们有一架飞机被劫持飞向纽约，我们需要空军保护……这是真的还是在演习？回答：不，这只是在演习！” 17）采访录音：“美国新闻界在所谓国家利益、爱国主义的旗帜下怯懦了，如果你批评总统说明你不爱国，这会给你带来麻烦，你可能被认为是恐怖分子！……” 18）大量目击者证明：撞向大楼的飞机没有舷窗，应该是货运飞机，而有一架所谓的“失事客机”数年后在一个废弃机场被发现！
2005年9月11日，哀悼者们沿着斜坡走进“归零地”。
“归零地”。当年6月，反恐专家对“新世贸”提出修改的建议。
911遇难者家属聚集在“归零地”，为死难者进行祈祷。

纽约世贸大楼倒塌原因数值分析

纽约世贸大楼倒塌原因数值分析1、背景2001年9月11日，恐怖分子撞击美国纽约世贸中心双塔楼，随后的爆炸和火灾使大楼倒塌，造成3000余人死亡或失踪，经济损失无法估计。

“9.11 ”事件留给人们无尽的思考，也给今后超高层钢结构设计带来严峻挑战。

总结人类用如此巨大的代价换来的教训与经验，对今后超高层钢结构设计具有重大意义。

2、大楼倒塌粗略分析2. 1世贸中心工程概况73年建成，由两栋110层的方形塔楼和裙房组成塔楼地上部分：110层，高417m平面尺寸：63.5m X 63.5m服务性核心区平面尺寸：42mx 26.5m标准层层高：3.66m结构体系：钢框筒四周为密柱深梁型框筒，主要抵抗水平荷载。

框筒：240根钢柱，柱距为1.02m （9层以上）,柱截面为450m材450mm方钢管，其壁厚沿高度不等大楼（8层以下）：三柱合一，柱距3.06m，柱截面放大到686m材813mm窗裙梁：截面高度1320mm框筒立面开洞率：24%内部核心区：47 根钢柱组成的框架，用以抵抗竖向荷载核心区的一般柱截面：450mr K 450mm方钢管防火保护：喷涂石棉水泥，厚度为30mm2．2 撞击损毁推断南楼：撞击点在78-84 层，62min 后倒塌北楼：撞击点在93-98 层，103min 后倒塌撞击北楼的波音757 飞机：机身宽度3.8m，翼展38.05m,高为13.56m，最大起飞重量1111320N ,最大载油量42600升，巡航速度917km/h,最大载客178-239人，实载92人。

撞击南楼的波音767 飞机：机身最大宽度5.03m，翼展47.57m，机高为15.85m，最大起飞重量1560258N 最大载油量51130kg，最大油量航程为9530km，最大巡航速度898km/h，最大载客269 人，实际载客65人。

假设飞机实际质量为120000kg，速度为700-800km/h，则撞击动能约为（2.27- 2.96）X109J ;结构的变形能和被撞断的梁、柱的冲击功可粗略估计，但飞机残骸的剩余动能、机体毁坏耗能以及转化出的热能、声能很难估计。

纽约世贸大厦坍塌的原因及应吸取的教训

２０年北京时间９１０１月１日２时０分（国东部时间１１６美１日９０分）时６，另一架载有８名乘客，ｌ名１１机组人员的波音７７型客机撞击了南塔楼．飞机从大楼的玻璃窗冲了进去，并穿过大楼，撞上另一幢大楼．６
收稿日期：２０ — １～２ｏ６Ｏｏ作者简介：李新（９８一）１５，男，辽宁锦州市人，讲师，主要从事建筑工程结构设计方面研究
维０年１０６２月
辽宁师专学报
ＪｕｎｌｆａｎｌｅｃｅｓＣｏｌｇｏｒａｏｈｇＴａｈｒｌｅｏＬｉｅ
Ｖ０．ｏ．Ｉ８Ｎ４
Ｄｅ．ｃ２ＯＯ６
【应用研究】
纽约世贸大厦坍塌的原因及应吸取的教训
李新
（州师专，辽宁锦州１１０）锦２００
摘要：介绍了纽约世贸大厦的工程概况，叙述了遭恐怖袭击经过。并分析了致其坍塌的原因，总结了以
后高层建筑设计应从此次事件中吸取的教训．
２遭袭经过
纽约世贸中心在历史上遭遇两次恐怖袭击．１９９３年２月２６日，地下停车场发生了炸弹爆炸袭击案，造成６人死亡，１００余人受伤，大楼只是局部破坏，主体未损，但迫使这两座大楼关闭数周，经济损失０达５５亿美元．．２００１年北京时间９月１１日２０时４８分（国东部时间１美１日８时４８分），一架由波士顿飞往洛杉矶的波音７７型客机被恐怖分子劫持．机上载有５乘客，６名机组人员，以低空飞行撞到世贸中心北塔楼５８名接近顶部位置．大楼被撞去一角，爆炸起火．该大楼于北京时间１１日２２时２８分（国东部时间１美１日１０时２）坍塌，距离被撞时间１小时４８分０分钟．

美国纽约世界贸易中心大楼事故分析与反思

美国纽约世界贸易中心大楼事故分析与反思
美国纽约世界贸易中心大楼事故分析与反思
牛发民
【摘要】【摘要】美国纽约世界贸易中心座落在纽约曼哈顿岛南部，是纽约中心的标志。

该工程为姐妹塔楼，地下6层，地上110层，高417m，标准层平面尺寸63.5m×63.5m，每幢楼建筑面积41.8×104m2，整个大楼可容纳5万人工作，采用外筒结构体系，建于1973年，每幢楼总用钢量7 800t。

在2001年9月11日两架飞机分别撞进北大楼的93层～99层，和南大楼的78层～85层。

两个多小时后，两楼先后垂直向下垮掉。

倒塌原因是"飞机撞击→火灾"，飞机冲撞对大楼确实造成了一定的破坏，随后燃起的大火使大量钢筋软化导致结构失稳才是造成大楼倒塌的直接原因。

【期刊名称】工程建设与设计
【年(卷),期】2011(000)009
【总页数】4
【关键词】【关键词】世界贸易中心；钢结构失稳；撞击；火灾
1 工程详细情况描述
美国纽约世界贸易中心大楼的结构世贸大楼座落在纽约曼哈顿岛南部。

其为姐妹塔楼，地下6层，地上110层，高417m，标准层平面尺寸63.5m×63.5m，每幢楼建筑面积41.8×104m2。

美国纽约世界贸易中心世贸大楼的结构属于“筒中筒”（tube in tube）结构。

其设计意图是靠中间的电梯井来承受大楼的整个重量。

大楼外面一层“筒”是许多非常密的柱子，里面是用26m见方的混凝土加上大的型钢构成的电梯系统。

而每一层楼面是由很多桁架（trusses）构成的，而且这些桁架外侧搭在外层“筒”的柱子上，内侧搭在内层“筒”的。

世贸大厦倒塌的结构学分析

世贸大厦倒塌的结构学分析(总3页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--世贸大厦倒塌的结构学分析——听单建老师相关报告有感姓名：吴锡鲁学号：03107608听了单建老师的讲座，感觉收获极大。

单建老师深入浅出的就工程力学中的结构之趣进行了分析，尤其是通过很多的实例，充分的与具体工程相联系，让大家能充分理解工程中的力学原理，并且将力学灵活运用到实践中去。

在其中，我对单建老师提到的世贸大厦在遭受恐怖袭击倒塌事件中结构力学的原理最感兴趣。

对于世贸大厦的倒塌真想也是抱有很大的疑问，一幢设计如此严密的大楼怎样会如此干脆而又脆弱的倒塌，为什么是在燃烧如此长时间后才最终倒塌，在这一个小时里究竟发生了什么。

这些疑问促使我对其进行了深入的学习和讨论。

说到世贸大厦的倒塌，就不得不说道高层建筑，随着建筑技术和材料科学的进步，高层建筑在世界各地迅猛的发展，特别是在大城市，超大城市，很多高层、超高层建筑已经成为一个城市的标志。

世贸大厦作为美国经济繁荣、信心永存的象征，一代代美国人已将它看做世界的基石和擎天柱。

2001年9月11日，美国本土受了建国以来最大的恐怖袭击，世贸大厦双子楼遭两架飞机撞击在很短的时间内相继倒塌。

除了官方发布的所谓的“恐怖分子炸弹搭配飞机”的无聊说法意外，专家普遍认为，世贸的倒塌不是飞机撞击的后果，而是由于飞机所携带的航空燃油燃烧导致的。

航空燃油的燃烧不仅仅破坏了大楼的外部维护结构，更对大楼的总体结构造成了破坏，连锁反应下导致了悲剧的发生。

首先，高层建筑的特点决定了火灾危害的严重性。

高层建筑的高度大、层数多、人员集中。

这个特点使火灾时的安全疏散和消防队扑救产生了很大的困难。

高层建筑的功能复杂、设备繁多、装修量大，从而带来了大量的可燃物和着火源，有时还影响疏散通道的流畅，增加了火灾发生和蔓延的可能性及疏散的困难性。

高层建筑内各种竖井林立，很容易造成烟火的迅速扩散并增加人员的伤亡。

世贸中心大厦倒塌事故分析

部分梁柱被剪断形成薄弱层钢材软化该楼层失稳上部倒塌冲击力形成多米诺骨牌效产生强烈的晃动和超常的位移水平撞击力增大底层柱脚的弯矩和剪力塔楼顶部产生了偏斜爆炸共释放热量为12310e10j爆炸温度为2525爆炸产生巨大的冲击力导致楼面在冲击力下受剪破坏巨大的热量散发过程中极大提高周围的温度外因内因梁柱剪断部分梁柱受到飞机冲击力和爆炸冲击力后导致局部失稳楼板受到剪切破坏最后形成该楼层的整体失稳丧失整体性和承载能力形成薄弱层钢材软化在高温作用下尽管涂有防火涂料在一定时间内钢材仍要软化最后丧失承载力及稳定性
纽约市的标志建筑 —— 世界贸易中心大楼是美国纽约市最高、楼层最多的摩天大楼。世贸大楼共 110 层， 411 米高，是由几幢建筑物组成
背景介绍
的两架飞机先后撞向双塔楼，撞击引起大火， 1993 年 2 月 26 日，双塔楼在几分钟内相继纽约世贸中心姊妹楼地下停车场曾发生大爆炸，倒塌。造成 6 人死亡， 1000 多人受伤，被称为“美国本土历史上最有破坏性的恐怖主义活动”，迫使这两座高 110 层的大楼关闭数周，经济损失达 5.5亿美元。2001年9月 11 日，被恐怖分子劫持
事故总结
人为事故不可预测承认该结构的优点提高结构防火概念
911总结
引入高科技预警和监测系统
结构体系要提高整体性和抗冲击性
将该类标志性建筑的安全列于经济之上
提高安全性，加强灾难中的救援措施
事故过程
2011 年 9 月 11 日 8 时 45 分北楼被撞，飞机 156t，起火； 18分后南楼被撞，机重104t，起火；北楼持续时间103分钟，垂直倒塌；南楼持续时间62分，垂直倒塌；
事故分析
倒塌原因
1.外因：飞机撞击巨大冲击力火灾产生大量热能

世贸大厦“坐塌”分析与高层建筑的分区隔震

世贸大厦“坐塌”分析与高层建筑的分区隔震许佳萍　张同忠　闫维波(北京工业大学地震工程与结构诊治北京市重点试验室　北京　100022)摘　要　飞机撞击和爆炸产生的应力波在楼体中的传播和叠加,产生了巨大的反复破坏应力,使得世贸大厦承重结构发生塑性破坏,从而使之发生“坐塌”而非倾斜倒塌。

世贸大厦冲击部位上部结构倒塌虽然不可避免,但可通过采取一定的减震措施来避免下部结构的倒塌。

鉴于此,提出了超高层建筑结构振动分区控制的思想,并为今后超高层建筑的抗震提供一个设想。

关键词　高层建筑　振动控制　分区ANA LYSIS OF THE WO RLD TRA D E C ENTRE CAVE 2IN COLLAPSE AN D SEISMICIS OLATION OF THE HIGH 2RISE BU ILDI NG I N S UBAREAXu J ia ping Zha ng T o ngz hong Y a n Weibo(B eiji ng Key Laborat ory of Eart hquake Engineeri ng and St ruct u ral Ret rofit ,B eiji ng U ni ver s it y of Technology B eiji ng 100022)ABSTRA CT The bearing str ucture of the World Trade Centre ,where pla stic breakage happened in the end ,was broke n by t he repeated str ess arised from the wa ve sprea ding a nd superpo sing which ca used by ae ropla ne cra sh and explo sion ,all of whic h made the WTC not overturning but cave 2in collapse.Although it was inevitale t hat the upper str uct ure of impacted area collapsed ,ye t the collapse of the net her pa rt can could be avoided by some co unter measures ,called e ner gy a ssumption.So it is put forwar d an idea tha t ca n control the vibration of a high 2rise building in suba rea.This idea is so realistic that it ca n p rovide t he aseismic design fo r the building wit h suc h a good co nception.KEY WO R DS high 2rise building vibration cont rol subarea第一作者:许佳萍　女　1981年5月出生　硕士研究生Email :singy35@email s.bjut 收稿日期681　世界贸易大厦“坐塌”原因简析根据工程波动理论和冲击力学理论,可把世贸大厦的破坏过程分为:1)飞机冲击产生的剪切波动;2)飞机爆炸冲击产生的水平和竖向波动;3)长时间高温燃烧和燃烧部分材料的软化;4)被撞部位上部结构的倒塌对下部结构的动力放大。

美国世贸大楼遇袭倒塌的力学问题(911) (力学与科学技术-同济大学)

米诺骨牌效应”，最后导致整座大楼坍塌。
专家介绍，爆破最根本的力学原理是引起偏心：一般是在建筑物上作斜切口，这样支点就落在切口连接处，使得重力形成偏心力距，引起倒塌。上部倒塌拉样接使得力偏力部扯下部向相同方向倒塌。以此类推，飞机在撞入世贸中心大楼时，速度极快，冲力大，引起的爆炸力大， “撕开”的口必然大。当飞机穿屋而出时，速度已消耗掉许多，所以与进入时撕开的口必然大。当飞机穿屋而出时，速度已消耗掉许多，所以与进入时相比，出口要小些，这就象飞机在“世贸”身上做了个斜切口，引起偏心力距。在几乎是装满的油箱（飞机内可能还装有炸弹）的巨大爆炸力作用下，世贸中心也就象经历了次精心设计的定向爆破。心也就象经历了一次精心设计的定向爆破清华大学土木工程系主任、钢结构专家石永久教授猜测：世贸中心坍塌的直接原因并非飞机撞击，世贸中底部应该遭受了严重的次破坏建于接原因并非飞机撞击，世贸中心底部应该遭受了严重的二次破坏。建于１９７３年的世贸中心是外框内筒的钢结构体系，设计时对风荷载、地震荷载等外力因素的考虑其实留有相当的余地，像１９９３年那次炸弹爆炸事件并没有对该建筑的结构造成致命的伤害。通过电视画面，让人感觉除了起火，建筑的整体性能还是相当不错的，并没有发生突然的倒塌。按照钢结构的力学性质，首先是不应该在撞击发生一个多小时之后才发生倒塌事件其次在坍塌方式事件，其次在坍塌方式上，也更应该是一种逐渐的“倾斜”过程，而不是电视画更应该是种逐渐的倾斜过程而不是电视画面里的那种垂直性的坍塌，这样的坍塌更类似于定向爆破之后的效果。所以，他的感觉是，有人在大楼的底部进行了二次破坏，而且破坏点还比较多。他还说，其旁边４０多层的支撑楼的倒塌方式表明，该支撑楼的倒塌居然发生在两幢主楼倒塌之后的６个多小时。一般来讲，这时候主楼倒塌所产生的冲击力早已经释放完了。