从建筑专业角度分析纽约世贸双塔的倒塌

@东湖2015 2016-12-14 13:44:20
楼主本来是想到这里来装逼,满足一下自己的虚荣心的。结果,这个脸被抽的,连他妈都不认识了。丢人丢到姥姥家了。
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@coco豆T_T 2016-12-18 09:21:46
意淫的真厉害 到底谁被打脸 每个看帖子的人都知道 胡搅蛮缠 不知所云
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美狗就是这样的道路、这么高的智商和道德水准了,很正常的,我都习惯了,层主不要和几条animal一般见识,毕竟我们是站着走路、坐着思考的物种,不一样的。
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-19 09:05:54 +0800 CST  


大家可以看看这张照片,非常典型,等下我计算一下倾斜的角度吧。
不要跟我说相继角度的问题,了解立体几何的人都知道,两条直线形成一个夹角,相机从任何角度360度围着拍照,在照片上呈现的角度,只会比实际夹角更小。
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-19 09:57:12 +0800 CST  
大家都来凭肉眼估测一下,大概是多大的倾斜角呢?

我把照片导入AUTOCAD后精确测量了一下,结果把我自己都吓了一跳:
19.7度!

也就是说当时上部20多层楼的倾斜角最少都已经达到近20度了。根据我之前的计算,倾角超过14.4度核心筒就会进入大偏心状态。

到了这一步了,多米诺骨牌还能保证下面一层层都能够准确地砸到下一层的中心点吗?这时候再纠结外围柱的牵拉和0.26g的问题还有实际意义吗?
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-19 10:28:42 +0800 CST  
@从自干美到自干五 2016-12-19 09:57:12

大家可以看看这张照片,非常典型,等下我计算一下倾斜的角度吧。
不要跟我说相继角度的问题,了解立体几何的人都知道,两条直线形成一个夹角,相机从任何角度360度围着拍照,在照片上呈现的角度,只会比实际夹角更小。
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这个角度量出来的实际是向左侧的倾斜角度,从照片看楼其实是向左、同时向外倒的,所以真正的上部倾斜角只会更大。
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-19 11:56:03 +0800 CST  
大火烧毁的钢结构,基本上是介个样子的



还有一张照片,大家看看倾斜度是不是更加明显?

楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-19 16:02:15 +0800 CST  

@AMOVE 2016-12-19 22:15:48
统一回复吧:
(1)0.26g水平力很大么?按中国的规范,抗震烈度8度就是0.2g!加上材料本身安全系数以及设计余量,建筑抗0.26g水平力不要太容易!
(2)水平F只是代表合力而已,就如重力G只表示在重心上。
(3)按阁下的说法,大厦倾斜就是烧塌的明显证据,莫非您想说明在大厦倾斜的一瞬间,阴谋者同时点爆炸弹?!
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(1)是不是0.26g存疑,因为力臂计算有误,参见下一条。当中体钢结构大部分受热丧失强度的工况下,承担0.26g(也就是近3万吨水平力)未必有那么容易。
(2)重力G确实只表示在重心上,但其它的各种力不可能也只能作用在中心上,所以力臂取值必须要严谨,真正的F值很可能远大于0.26g。前面我回帖已经说了,F力的作用点不可能那么高,高达十几层以上,很明显核心筒受弯欲歪倒时,外筒最吃力的部位不会是上面20层的中心,而应该是被撞击的那三四层。
(3)大厦倾斜20度,上层重心不可能落在下层结构中心上,已经落到核心筒外,形成大偏心状态,多米诺效应肯定无法持续。我想说的仅此而已。
阴谋者何时点爆炸弹我无法下结论,其实我甚至一直没有说一定是炸弹。我反复强调,我的论点就是世贸中心的倒塌形式绝不是正常的非人工干预火灾应有的样式。仅此而已,剩下的大家可以自己去下结论,但是没有确凿证据的事情我是不会公开乱说的。
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-20 09:10:16 +0800 CST  
现在看来,很有必要把我这个帖子里面阐述的理论体系好好梳理一下:
我总结为一个论点、两大环节、四大论据。



我要说明的是这两大环节是各自独立的,也就是说只要有其中一个论点还没有被驳倒,美国佬的谎言就不攻自破。
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-20 10:04:07 +0800 CST  
现在开始第三轮科普。

第一轮科普是3-6楼,当时手上资料不多,因此结构型式是从砼核心筒和纯钢结构两种来进行定性分析,两种型式都否定掉它了。

第二轮科普是295-309楼。对世贸中心的具体结构、尺寸已经比较明朗了,因此建了一个尺寸比较准确的三维建筑模型来进行半定性半定量的分析。

第三轮科普是在第二轮的基础上,通过和众多网友的分析辩论,进行系统性、体系化的归纳总结。

总的来说,我用的方法是反证,也就是说美国人说了十句话,我只要找到一句是假的就能证明他说谎了,而他需要证明十句话都是真的才能证明自己没有说谎。有人能证明我提的两个环节、四个论据全部是错的,我才能认为这个帖子几百楼是白建了。否则,多多少少对大家都有一定的启示意义吧。
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-20 11:35:27 +0800 CST  
论证环节一:钢结构超高层受不均匀火灾破坏的形式应该是一侧歪倒而不是垂直完美坐坍。

论据一:核心筒尺度巨大,结构复杂,整体温度不可能均匀分布,软化必有先后,破坏时整体上呈现不均衡

这个看298楼说得非常清楚。这里不再赘述,把上面的图片贴几张来能说明问题。


核心筒内部结构的复杂性


温度在竖向分布的不均匀性


温度在水平方向分布的不均匀性


最后受热向一侧歪倒。请注意,这张图片显示的倾斜角度和论据二里面两张实拍新闻照片形成了相互印证。
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-20 11:48:48 +0800 CST  
论据二:两张新闻照片显示当时上部结构已经倾斜近20度,重心位于核心筒外,形成大偏心状态





到了这个份上,正常情况下,大楼究竟应该向一侧歪倒还是垂直坐坍?相信大家心里自有判断了。
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-20 15:39:35 +0800 CST  
论证环节二:“多米诺骨牌”效应在超高层、超静定钢结构上不可能实现。至少在世贸中心那样细高的形体上和一侧受热的情形下无可能实现。

论据三:从坍塌时间看,接近从78层高度单次纯自由落体直接坠落时间,而不是一层砸一层78次砸塌所用的时间。

如果是忽略下面78层楼的结构强度,从79层开始很顺畅地一塌到底的情形下,所需时间T0=根号2*78*3.8/9.8=7.7秒(详见下图左侧)。实际坍塌时间是15秒。相差7.3秒。



而多米诺骨牌每张牌从静止到倒地的时间应该是一样的,假如每张牌倒地需要0.1秒,100张牌就是10秒。同理,世贸中心第78层楼板从静止开始,按自由落体下坠,落到77层时间T1需要根号2*3.8/9.8=0.88秒。
详见下图


继续向下砸76层。这时候所需时间就比较复杂了。因为一方面,如果上部冲击力很大,除了砸毁下一层结构后,多余的动能会带着77层楼板一起加速下行,砸下去的加速度有可能大于7.8,这样T2会小于0.88秒。另一方面下层横七竖八的钢构也会用自身的变形来消耗动能,延缓下坠速度,起到阻尼作用。毕竟78层以下并不是空空如野,也是有大量的钢构横七竖八形成一个巨大的屏障,它们堆积起来强度和高度也不可小觑。如果考虑这种作用,T2会大于0.88秒。

但是不管T2是增加还是减少,有一点是可以肯定:77层楼板掉下来那会儿,76层楼板绝对是处于静止状态,然后被上部重量带着一起加速下行。

假如两种作用相互抵销,78层全部砸完到地面至少需要耗时78*0.88=69秒,足足是实际时间的4倍半。

就算是10倍重力加速度下坠,所需时间也应该是78*根号2*3.8/98=21.7秒。
10倍的加速度下坠多少人能够吃得消呢?需要多大的力道带着一起飞。

所以但从坠落时间看,说它是正常的多米诺骨牌一层砸一层有秩序地倒下来应该是存疑的
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-20 16:39:07 +0800 CST  
论据四:从概率看,残存钢结构的不确定性导致完成两栋楼每栋78次“重心对中心”完美撞击的概率基本属于彩票概率

多米诺效应要能够继续下去,必须是一环扣一环,中间抽掉任何一张都进行不下去了。也就是说一层一层砸,剩余的78层每次都要极其很“稳准狠”,上部中心刚好砸到下一层的绝对中心点,否则一旦有一层稍许歪了砸偏,后面就会越来越偏直到演变成大偏心而歪倒。

谁能保证78层每一层的每个柱结构强度都是完全均匀的呢?上一层砸下来构件歪七扭八乱麻一样,一片狼藉,完全是不规则的,有的被完全压扁、有的还支楞着、有的形成三角形斜撑结构,相互之间的作用力大小和方向都是极为复杂的,谁敢保证每次都是奇迹般的完满着陆?

真正钢结构烧毁后大体是这个样子的:



所以每一层砸下来都不敢说一定会四周平衡楼面水平着地。就像抛硬币,假定每次正反面的概率各半,78次全部抛到正面的概率只有0.5^78=30223145亿亿分之一!

好吧,就算运气比较好,每层砸下来平稳“着陆”的概率高达95%,那么全部78层万部能平稳着陆的总概率只有1.8%,两栋楼都能这么完美的概率只有大概万分之3.3,真的任务太艰巨了。

这些都是还没有考虑到不均匀受热、一侧烧软、楼体倾斜20度的实际情况。
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-20 17:43:00 +0800 CST  

@AMOVE 2016-12-21 21:25:08
1 如果只是扶住内筒不倾斜,受力最大的是顶层的结构,因为在倾斜时,最上面位移最大,我那个计算只是简化而已。
2 阁下说“承受3万吨水平力未必那么容易”,我是外行,可以拍脑袋随便说,错了也不丢人,您可是“高级建筑师”,要用计算说话。
算了一下,240根柱子,如果只算剪力,就算破坏掉60根,钢管规格按450x450x9,材料抗剪强度300MPa(就当是最不中用的Q235吧),可以抗9万吨剪力;如果考虑撞击处外筒受到横向......
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1、扶住内筒不倾斜,顶层的结构受的力怎么承担和传递?110层它自己并没有外部的东西来支撑住它,还是要通过110层楼面传递给下一层,109楼又把本层受的力加上110层传下来的力再传给108……如此传递,越来越大,受力最大的怎么可能是顶层?打个比方,你用双手均匀握住一根玉米棒掰断它,你看吃劲最大的地方是玉米棒的两端还是中间呢?

当78层烧坏、上面20多层要歪倒的时候,是作为一个整体的倾倒下来的,110层的内外筒之间不会有多大位移,位移最大的地方就在撞击燃烧的那几层。

2、我看出来你是搞结构的,肯定不是外行。但是“Q235材料抗剪强度300MPa”这话从一个内行嘴里说出来,我就真的、真的、真的很无语了。

最理想情况下,屈服强度才235Mpa,抗剪这块极为复杂,一般只能取到一半多一些,也就是100Mpa多一些,你怎么敢说是300Mpa?

2a:好吧,就算真的是300MPa ,我可以跟你说3万吨水平力这块是跟着你的0.26g说的。其实上面第一条不存在的话,0.26g也是不存在的。

当时的受力状况可以简化为一个杠杆,支点就是内筒右侧未烧坏的一侧,力臂是15米(重心到支点),弯矩大概是150万吨米。外筒反抗它歪倒的力有两个,一是左侧外柱向上顶的力,可惜这些柱子基本上已经烧坏了;另一个是右侧外柱向下拉的力。这个力的力臂是内外筒之间的距离,就算17米,可以看出右侧外柱承受的拉力大约是150/17=8.8万吨。这个如果你觉得我说的不形象的话我回头可以补一个草图(你听懂我的意思的话就我可以省了)。仅用一侧的几十条柱子,按Q235钢235Mpa的强度,去承受八九万吨的拉力,你可以再算算。

2b:而且,当时外柱的受力情况,绝对不是以受水平力剪切为主的,算抗剪强度完全没有意义。即便大楼在承受0.26g水平地震力的状态下,要破坏也是柱子歪倒向一侧,而不可能是一层柱子齐刷刷被剪断。因为柱子的宽度只有450,相对于整体体量是可以简化为一根杆件的。

当时现场状况是极其复杂的,压、拉、剪各种应力综合作用,很难精确计算,所以我只能说承受3万吨水平力未必那么容易这样的话,不能说的泰国绝对大家自己去掂量。

另外,我不认为外筒抗弯惯性矩=单根惯性矩×根数”是个BUG。看你的照片很明显,外柱之间的联系只有水平的窗槛粱,一个斜撑都没有,形成的是平行四边形的结构(矩形也是平行四边形。平行四边形相对于受力稳定的三角形,说结构还不如说是机构)。当水平力来临,每个柱子基本都是分别受力的,柱子之间完全没有办法传递纵向剪力和抵抗相对位移。这就好像是一把筷子,隔一段距离用铁丝绑起来而已,所谓的胶水没有。而核心筒就完全不一样了。

3、《材料力学》没有所谓的入门教科书,我们大学学的只有上册和下册两本(分两个学期)。当然你用“入门教科书”这样的字眼,比起那些货说我初中没毕业甚至小学没毕业这样赤裸裸的谩骂还是要客气和委婉很多了。感谢你的文明辩论,净化了论坛的空气!说句题外的,我材料力学下半学期的成绩我原想晒出来可是想想还是不敢,因为我怕很多相信我的人看了都会怀疑我是吹牛了。个人相信就行,不相信当我没说吧。

4、“技术讨论”只是作为揭露谎言的手段。刷存在感?我早就过了那种初出茅庐、找不到自信的阶段了。

你说国关是意识形态为主这个我很同意。但这并不意味着不能讨论技术。技术是可以为意识形态服务的。揭露谎言,用技术说话是最有信服力的,总比天天骂爹骂娘、骂生殖器这种干巴巴的纯口水战有用一点吧。

我在天涯看帖大半年,思想有了很大触动和改变,所以才想到新注册一个账号来发表自己的观点。可惜我发的纯意识形态的帖子天涯都审核不过。所以我想到用我自己专业的技术分析来说话。结过一下就通过了。这是我在天涯发的第一个帖子。
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-22 11:34:38 +0800 CST  

@AMOVE 2016-12-21 21:25:08
1 如果只是扶住内筒不倾斜,受力最大的是顶层的结构,因为在倾斜时,最上面位移最大,我那个计算只是简化而已。
2 阁下说“承受3万吨水平力未必那么容易”,我是外行,可以拍脑袋随便说,错了也不丢人,您可是“高级建筑师”,要用计算说话。
算了一下,240根柱子,如果只算剪力,就算破坏掉60根,钢管规格按450x450x9,材料抗剪强度300MPa(就当是最不中用的Q235吧),可以抗9万吨剪力;如果考虑撞击处外筒受到横向......
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@从自干美到自干五 2016-12-22 11:34:38
1、扶住内筒不倾斜,顶层的结构受的力怎么承担和传递?110层它自己并没有外部的东西来支撑住它,还是要通过110层楼面传递给下一层,109楼又把本层受的力加上110层传下来的力再传给108……如此传递,越来越大,受力最大的怎么可能是顶层?打个比方,你用双手均匀握住一根玉米棒掰断它,你看吃劲最大的地方是玉米棒的两端还是中间呢?
当78层烧坏、上面20多层要歪倒的时候,是作为一个整体的倾倒下来的,110层的内外筒之......
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@AMOVE 2016-12-22 23:19:13
1 首先,必须承认,Q235的屈服强度是235MPa,剪力大约是屈服强度的0.8,约188MPa,错了就错了,我必须承认,如果阁下还会认为我这个连Q235屈服强度都搞错的人是做结构的,那未免也太荒唐了。
另外,关于外筒受力的时候,确实没看清楚你说的就作回答,本人想表达的是,外筒对内筒施加水平力,由于越往上面力最大内筒变形越大,所以施加的水平力也越大,这个我看题不清,承认错误。
即便这样,180根柱子的5万多吨抗剪......
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老弟,降降火先,我们帖子现在已经进入和平理性讨论期了。只要不做人身攻击(或者隐形人身攻击),就可以好好说话理论,谁错了都没事,我都不会用“打脸”这样的字眼,只会说“纠错”或者“相互纠错或者相互学习”

我也不想追问你到底是学什么专业的,是不是行外人,对上几句话,搭一搭脉。基本上心里就有底了。

你学过正统的材料力学(入门教材一说我知道是只是玩笑话),知道Q235(我们当时都是说A3钢),知道抗剪强度和屈服强度,知道抗弯惯性矩,猜你不是做机械就是做结构的,至少帖子里绝大多数人都说不出这些专业性很强的东西。当然做机械的人应该说不出“中国的规范,抗震烈度8度就是0.2g”这样的建筑用语的。

所以过分谦虚就是骄傲了。我喜欢实话实说,我是高级职称就是高级,我不是顶级权威就不是。每个人都有自己的位置,也有怀疑的权利。你也是。
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-23 10:08:30 +0800 CST  

@AMOVE 2016-12-22 23:19:13
1 首先,必须承认,Q235的屈服强度是235MPa,剪力大约是屈服强度的0.8,约188MPa,错了就错了,我必须承认,如果阁下还会认为我这个连Q235屈服强度都搞错的人是做结构的,那未免也太荒唐了。
另外,关于外筒受力的时候,确实没看清楚你说的就作回答,本人想表达的是,外筒对内筒施加水平力,由于越往上面力最大内筒变形越大,所以施加的水平力也越大,这个我看题不清,承认错误。
即便这样,180根柱子的5万多吨抗剪......
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针对你的每条说法,我的看法如下:
1、“180根柱子的5万多吨抗剪力”这个我还是不赞同,你看我答复里面2b条,破坏不应该是由抗剪决定的,实际受力情况不是这样的,0.26g这个结论所依据的模型也是不正确的。简化地说应该是一部分外柱子(条数详见2a)承受8.8万吨的拉力。

世贸中心是50多年前1962年才开始设计的,当时的科技水平和今天不可同日而语。就算今天,一个用钢几十万吨上百万吨的大楼,肯定也是关键部位用高强度钢材、大量普通部位用常见材料的。

2a、你说的“极端情况”其实是柱子被撞断最少的情况,另一个极端是机头扫过去侧面一排柱子全部被扫断。左侧有43m力臂(我认为是47m)的60个家伙不是被扫断就是接着被烧断烧软了,只有右侧60个17米力臂的家伙还能受力。另外剩下前后两侧各60根,它们左半幅(力臂不是43米而是0-43米渐变)很多也会烧软,右半幅相对完好,力臂也不是43米而只有0-17米渐变),起得作用很有限。

2b、扣除1.3m的窗槛粱,柱子自由长度还有将近2.5米,还是可以简化为杆件,在一层范围呢,轴向剪力无法传递,相对位移无法约束。没有斜撑,平行四边形会失稳,窗槛粱再高,也不能阻止柱身弯扭导致柱和粱的夹角大于或小于90度。

3、《材料力学》可绝不是入门级知识,是最重要的理论性主力支柱课程之一。我也不是在和你扯淡,我有我的论据、我的模型、我的参数、我的算式、我的图片、我的结论。没有把你说服的话你可以逐一推翻我,这个和“高级建筑师”没有什么关系。


楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-23 11:13:48 +0800 CST  
@know真的假的 2016-12-26 09:54:33
不是干这个的,但是所有人都知道了,911过后最大得利者就是美国,利益的驱动下没有什么是干不出来的,不但遍被动为主动,还狠狠的赚了一笔,况且民粹一上来人们会选择性的忽视不合理之处。小布什真TM的高明,拉登估计气疯了,根本玩不过啊。
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百度百科里面搜“世贸大厦”,里面最后一段话是这样说的:倒塌原因……但是,也有一批建筑学家认为仅凭大火并无法令大楼倒塌,有关大楼结构设计的调查依然在进行中。
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-26 09:59:05 +0800 CST  
@AMOVE 2016-12-22 23:19:13
1 首先,必须承认,Q235的屈服强度是235MPa,剪力大约是屈服强度的0.8,约188MPa,错了就错了,我必须承认,如果阁下还会认为我这个连Q235屈服强度都搞错的人是做结构的,那未免也太荒唐了。
另外,关于外筒受力的时候,确实没看清楚你说的就作回答,本人想表达的是,外筒对内筒施加水平力,由于越往上面力最大内筒变形越大,所以施加的水平力也越大,这个我看题不清,承认错误。
即便这样,180根柱子的5万多吨抗剪......
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继续回复:

4、“高级建筑师”,从业26年,也快到职业生涯的末期了^……
关于这点,你又可以说你不是行内人,所以……。而我只想纠正你说:这个年龄段却是一名设计师实实在在刚进入最黄金的时期,职业生涯的末期了纯属是一派……谬论。

你又焉知我没有跟过知名的权威教授?你又焉知我的作品没有获得过国际性竞赛奖项?(当然不是那种出钱就可以拿的,我没出半毛钱还拿了奖金的)……这些信不信无所谓,不妨碍我们在这里用技术来进行深入探讨。毕竟我这么多年,做的项目大大小小几百个,如果你是学热工的,对于各种结构的建筑特性的深入理解肯定是不如我有经验的吧。

诚然,世界上有才华有水平的比我强的专家多了去了,“一定有人和你又同样的想法并进行过质疑”你这话说得没错,百度百科里面搜“世贸大厦”,里面最后一段话是这样说的:“倒塌原因……但是,也有一批建筑学家认为仅凭大火并无法令大楼倒塌,有关大楼结构设计的调查依然在进行中。”

这个很是耐人寻味的,人家说的是“一批建筑学家”,那可不是一个两个。但是美国官方为什么说法不同呢?这个不用我说,大家自己去体会。其实,随便搜一下可以发现网上质疑的声音太多了。我没有去管别人怎么说,我是纯粹从自己理解的角度来分析这件事,我有我的论据、我的模型、我的参数、我的算式、我的图片、我的结论。你还在说我“甚至连世贸大厦的结构资料都不清楚的前提下,靠拍拍脑袋做出的判断”这就不太对头了。况且不能因为多少万人都不质疑、15年来媒体都是一个口经就剥夺我自己的质疑权利对不对?

5、那个动画我看了,最大的印象就是倒塌得太快了。而且都是塌下来粉状的东西,完全不像钢结构自重压塌破坏的样子。

“如果是爆破,破坏点的起点是不是应该在爆破处呢?”如果是定向爆破(我说如果,我并没有下结论说一定是定向爆破),完全可以人为控制爆破的位置和次序,想先炸78层就是78层,想先炸1层就是一层,各种效果随你愿意。所以这个动画不能说明不是定向爆破。
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-26 10:41:08 +0800 CST  

@看了十遍 2016-12-21 15:07:43
你那个质疑多米诺效应不可能发生的就不要再拿出来了吧?我们不是已经在390楼做过一番辩论了吗?结果是我仅用中学的物理知识——动量定理就轻松驳倒了你,而你再也没回复我,我还等着呢。在390楼哈,感兴趣的网友都可以去围观。说实话以前并没很认真去思考过这件事是否存在另一面,难得有一位所谓的专业人士一本正经地提出质疑并论证,我还是很喜闻乐见的。但遗憾的是通篇看下来,却完全没有被你说服,因为你的分析漏洞实在......
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现在正式来回复并打你脸。390楼的评论我用IE打开看了,你一会说动能,一会说动量,是在玩概念还是自己都没有分清这两者的区别?

我都差点被你绕晕了。

现在可以答复你:在楼板撞楼板这种状态下,动能不可能守恒(会转化为势能),动量也不可能守恒(完全不满足满足动量守恒定律的先决条件)

在上层楼板刚刚接触到下层楼板的那一瞬间,下层楼板的初速度绝对是零。这是铁的事实,不用什么高中物理定律。

下面分两个方面来说
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-26 11:23:11 +0800 CST  
第一说说动能的问题。

78层以上楼板(以下简称A)带着速度砸到77层楼面(以下简称B)上是有初始动能的,但是这个动能不可能全部传递给A+B这个组合体。因为砸毁B消耗了巨大的动能(这部分动能转化为热能了),余下的动能要维持A继续下行,让B的柱子产生了很大的压缩形成弹性势能,还要让B从0开始加速下行。就像人(相当于A)从高处从蹦床(相当于B)上,人脚接触蹦床的瞬间蹦床弹簧是静止的,随后人开始减速,弹簧一方面发生拉伸一方面也随着人开始下行。

所以,A的动能转化为A自身的动能、B渐渐增加的动能、B残存结构的势能、热能这四个方面。总能量是守恒的,单纯的动能是消减的。极端情况是蹦床承受住了人的重量和冲击能量,最后任何蹦床和人都停止下来,就是说B的结构强度足够大的话甚至可以把全部动能完全吃掉。多米诺骨牌无法继续。
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-26 11:40:27 +0800 CST  
第二说说动量的问题。

动量守恒的先决条件是系统(A+B)不受外力或者所受合外力为零。要做到这一条,除非A和B是用氢气球吊起来或者是位于太空的两个空间站。只要下部还有支撑体系(B下层的结构柱子),碰撞时就会有外力作用在系统(A+B)上,动量就不会守恒。

下部这个支撑力是非常巨大的,设计的时候材料的强度是要打折的,荷载则要有个放大系数。这两点再加上结构自身的冗余度,结构总体的安全系数应该在3倍以上(单教授说的5倍,这也有可能,因为这种地标超高层的结构的安全富裕度应该是很高的)。

也就是说,当上部10万吨左右的A砸到B上面,B下面的柱子会瞬间产生一个最高50万吨的反作用力,这个力会持续一个短暂的时间也许只有零点几秒(作用时间相当于蹦床从开始受力到拉伸到最大的那段时间),但是这么大的外部作用力加上这点作用时间,会对A冲下来的动量起到极大的消减作用。极端情况是B下面的结构强度足够大、接触时间足够长(纯钢结构的柔性和弹性比混凝土结构强多了)的话甚至可以把全部动量完全吃掉。多米诺骨牌也无法继续。

所以动量肯定是不守恒的。用动量来说事说B会有一个初始速度是绝对说不通的。

A撞B,B继承A的动量这种理想模型也就是打弹子大桌球时可以大致做到,对于4000多平方米的大楼碰撞绝不可能是理想的弹性碰撞。一方面那么大的体量不可能一上来就完全接触,另一方面B上面的柱子墙体受压受弯会产生变形甚至折断,也就是吸能,会吸收很多动能转化为势能和热能,动能小了意味着速度降低,也就意味着动量消减。

况且A也不是凭空以自由落体的方式砸在B上面。A和B之间还是有很多柱子没有烧断,有一些残留结构强度,A应该是一点点降下来的,底下有东西托着,所以初始状态下A下落的加速度肯定小于G。到后来如果动量没有完全吸收完,到下面B从静止开始被A压着走,加速度可能大于G(也有可能等于G或者小于G甚至最后等于0)。

究竟加速度多大要看这两种作用的此消彼长,这个很复杂,无法精确计算。但是要肯定有两点:一是B撞击前初速度肯定是0,二是第一次碰撞A的加速度肯定小于G。

我只能取一个平均状况,按加速度全部等于G的模式测算全楼下落的时间是69秒,远大于实际的15秒,就算是全楼加速度达到2g甚至10g也不可能出现15秒的时间。这就是反证的手法。
楼主 从自干美到自干五  发布于 2016-12-26 12:03:39 +0800 CST  

楼主:从自干美到自干五

字数:95071

发表时间:2016-11-24 20:04:00 +0800 CST

更新时间:2018-04-03 18:59:01 +0800 CST

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