主题:【讨论】钢铁结构摩天大楼能被烧塌吗?(有更新) -- 唵啊吽
建筑里面的防火措施在火灾时的表现非常关键,对于高层建筑来说,防火措施主要有主动和被动两种类别的,主动防火系统主要有探测报警,水喷淋或自动消防水炮灭火,机械排烟和补风。被动防火系统就有您说的防火墙,还有挡烟垂壁,防火卷帘等。
对高层建筑来说,一般探测报警是灭火,防排烟是联动的,探测报警信号通过线路传递到控制室。请注意,要有有线线路。
水喷淋主要是与大楼里面水路系统相连,对于高层建筑来说,因为建筑高度较高,需要每隔一定层数设置加压系统,不然水压不足以达到高层楼层,或者水压太大使管路无法承受。水喷淋起作用需要一整套的管路系统和加压系统,不是一个独立的喷头就可以起作用。
自动防排烟也需要在建筑内部布置繁密的的通风管道,也同样不是说开个排烟口他就能排烟的,背后是风机,风管,风阀等一整套作用系统。
防火墙主要也是一堵墙,作用时将火和烟隔离在着火防火分区,这是在纯火灾情况下的作用。
挡烟垂壁主要是蓄烟,延缓烟气蔓延速度。
防火卷帘是在着火时自动放下,隔离着火点的,实际使用中,能有效启动的比例不是很高。
那么,请看视频,飞机冲进去这么强大的冲击力下,以上主动系统的管路能承受得住不?而在管路系统破坏的作用下,这些系统能发挥多大的作用?而防火墙,挡烟垂壁,防火卷帘也不能挡住飞机吧,飞机冲过去的地方,这些系统估计都失效了。
在来说说假设这些系统有效的情况下的燃烧状况。
探测报警不提,都撞上了,还需要它报警吗?
水喷淋系统启动了,但是请注意,这里是油类火灾,水对油类火灾不但没用,某些情况下甚至有助于火灾的蔓延。当燃油流淌到主承力钢结构周围,那就呜呼哀哉尚飨了。另外,水喷淋布置点其实也不是所有地方都有,是隔一段才有一个的,这个你可以观察一下你们的写字楼。
排烟补风系统里面的排烟启动时,可以有效的将热烟气排出,是有利于降温的,但是排烟带来空气流动,有利于着火点补入新鲜空气,其实是有助于燃烧的。另外,当燃油流淌到承力钢结构,排烟补风系统就只有补入新鲜空气,有助燃烧的作用了。
至于防火墙,只要冲出一个很小的漏洞,燃油可以流淌过去,他就起不到防火作用的。
不要以为大楼里面有防火系统,火灾就烧不起来。在纯火灾状况下,且不说这些系统在火灾时响应的比例(肯定是达不到100%的),就是起作用了,也不一定就能够把所有的火灾给控制住。
而在911这个案例里面,请着重考虑两点:飞机的冲击力,大量燃油。这个才是在这个案例里面的主要控制因素。防火系统的作用如上分析的,在这个案例里面大楼里面的防火系统是起不了多大作用的,因为这种案例下的着火情况,也不是防火设计工程师考虑的。所以在这个案例里面谈大楼里的防火系统没多大意义。如果要考虑,是不是也要考虑大楼内人员拿手持灭火器灭火的效果呢?
这里面关键要斟酌的就一点,火能否烧到主的承力钢构件,能,那么我认为就能烧塌。而结合撞击视频来看,我觉得飞机的撞击力是惊人的,完全可以突破到主承力构件。而飞机内的燃油量也是巨大的,在承力构件周围会有燃油燃烧。
很上口啊。
我不懂结构,没法再往深里探究了。前面提到刘西拉,原来是清华土木系的,真正的专家,我还是尊重他的意见。
B757的基本技术参数:
翼展:38.05米
机长: 47.32米
高度:13.56米
最大起飞总重:122470千克
最大载油量:42680升
百度一下,央视大楼用钢材12万吨。世贸大厦怎么也比央视大楼更大一些吧,算它20万吨。
还要考虑到钢材良好的散热性,那这42680升油能把20万吨的钢材加热到多少度呢?
这方面看您分析的很细致,我也没啥反驳的地方,确实在那种情况下大楼的防火装置可能没有我想像的会起到那么重要的作用。但是让我相信大楼倒塌可能是人为的原因有两个:第一个是大楼倒塌时的录像,在正在倒塌楼层的下方为什么会有横向的爆炸呢。第二个是大楼倒塌的速度和自由落体是一样的(从loose change那个片子里看来的),为什么上层正在倒塌的楼层没有受到下面完好楼层的抵抗呢.
但是要发挥航空煤油燃烧的温度是需要一些其他条件的(比如说加压,雾化加氧等其他的条件,就是说同样能量密度的燃料在不同的燃烧环境下的温度是不同的,想想酒精灯和酒精喷灯的区别),航空煤油本身的能量密度其实并不高,甚至比不上汽油和柴油,用它做航空燃料的原因主要是它物理性质稳定,挥发性差而且低温流动性好等等。单在一个大气压的普通空气中燃烧的航空煤油的温度并不高,这里有个数据:http://en.wikipedia.org/wiki/Jet_fuel
最高只有315度。
这里有不同燃料的能量密度:
http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_density
所以这里有个逻辑上的矛盾,想要升高燃烧温度就需要加压,雾化或提供密闭的环境,但这样做的同时又会阻断新鲜空气的流入而最后因为缺氧而灭火。不知道你对这个问题有什么解释?
呵呵
这个周末就要陪老爸老妈去天津串亲戚。
航空煤油密度大约0.8,42680升大概是37吨。取个整数算不满油30吨。
航空煤油的燃烧值近似取整,算4.2x10^7焦/千克。30吨的总热值是1.26x10^12焦耳。
铁的比热容大约是460焦/千克度。算下来这些热量一共可以把大约2740吨铁从0度加热到1000度。。。。
所以把整个世贸大厦烧到某个温度是不够的,但是把撞击附近的那几层楼烧到足够高的温度是没问题的。
当然一方面热效率不会那么高,但是另一方面一旦点着了烧得不只是那些油,发生结构崩溃也不需要把所有的钢材都烧够,只要有一小部分强度不足就够了。
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楼不是崩塌,是在空中成为了碎末啊。
这变成碎末的力量是那里来的呢?
另外,你还没考虑钢铁的良好的导热性。
Discovery 专门有一期讲楼为什么会倒。就是钢的强度在高温下下降了。
哥伦比亚号航天飞机也是这样解体的。
挑个小错,现代喷气发动机用的是航空煤油,不是汽油。不过煤油的温度也不低,效果一样,黑烟更多些。
燃烧的几层结构强度不够支持上面的楼层的重量,就开始坍塌,然后上面的层就像榔头一样一层一层地砸下来,直到底。
不需要把整个钢结构都加热,只要一两层开始屈服,后面的就是重力了。
粉碎正是重力锤砸的。
你没看最后那个录像吧?那两小时都是有名有姓,真人秀的专家。有建筑设计专家和定向爆破专家。
如果一个楼倒得和定向爆破差不多,另一个没倒或折下来不像定向爆破,那么恐怖洗劫绝对可信。两个楼都是这样倒法,就有疑问了,这是意外事故吗?是失控过程吗?问什么失控过程不是失稳过程,而是有条不紊的垂直塌陷,好像一个老人骨质疏松一边盆骨断裂没有摔倒在地,而是把另一条腿也压折了,屁股垂直坐再了两条折断的腿上。好吧,这也就将信将疑吧,可7号楼,局部着火,就这边几层在一边着火,结果和定向爆破一样全部塌陷下来,难道以前所有定向爆破专家都是骗子,原来拆毁楼房那么安全容易,不用定向爆破,只要随便一把火一烧就可以了,所有定向爆破专家炸楼都是骗饭吃的?
如果我没搞错的话,喷气式飞机大多用的是航空煤油,而不是安全性较差的航空汽油。飞机撞击大楼那一瞬间,大部分航空煤油应该是烧掉/挥发/飞溅掉了。常用的航空煤油闪点为40度左右,最高沸点为280度,即使是重馏分的也不超过315度。航空煤油露天燃烧温度是260-315 ℃,最高燃烧温度为980度。油燃烧时,空气供应量是否充足对燃烧温度影响极大,。从大楼上部持续冒浓烟、大楼持续有人上下进出、消防员还在往上走和撞击点下层没有浓烟冒出来可以看出来,
炼钢炉里的情形和这种情况是不能相比的。炼钢炉要达到1500度,不用鼓风吗?大楼烧的时候恐怕没人给鼓风吧?炼钢炉的耐火砖的隔热性比大楼要好多了吧?不要随便拿两个不同的事物相比较。
钢铁导热性一般,你拿一个长一点的钢筋,你在一头烧,你看看另一头会热得拿不住么?不要想当然。
至于定向爆破的方式,呵呵,不需要千篇一律吧。说实话,如果真的是定向爆破的话,这种方式更容易控制大楼坍塌范围,不是吗?
学工科的,考虑问题要全面一些,更要低调,切记。