▏****四、约翰・汉考克大厦：玻璃幕墙之殇在波士顿后湾附近，一座60层、高达240米的约翰・汉考克大厦拔地而起，它曾是新英格兰地区最高的建筑，承载着人们对现代建筑美学与功能的期待。这座由 I.M.Pei & 公司的 Henry N. Cobb 设计的摩天大楼，从最初的构想到最终建成，历经波折，成为了建筑史上因设计和质量问题而饱受争议的典型案例。大厦的设计初衷是打造一座融合极简主义与几何现代主义风格的地标性建筑。它采用了平行四边形形状的塔楼平面图，高反光的蓝色窗玻璃与天空形成微妙对比，平行四边形短边的垂直凹口更强调了建筑的垂直性，使其在众多建筑中独树一帜。然而，这些独特的设计元素却在后续的建造和使用过程中引发了一系列严重问题。在建设过程中，约翰・汉考克大厦就遭遇了重重困难。1970年，当塔楼的基础开挖时，为创造施工空间而竖立的临时钢制挡土墙出现了严重的翘曲现象。后湾地区的粘土和泥浆填充物挤压着这些挡土墙，导致它们无法发挥应有的阻挡作用。移动的土壤不仅损坏了公用设施线路和人行道路面，还殃及了附近的建筑物，其中就包括历史悠久的三一教堂。三一教堂因这一事故受到了严重的损坏，最终赢得了1100万美元的维修费用诉讼，这笔费用在今天相当于5300万美元，给项目方带来了巨大的经济损失。玻璃幕墙的问题更是让约翰・汉考克大厦声名狼藉。大厦使用了10344块巨大的玻璃板，每块重达500磅（约227千克），且没有拱肩面板，竖框也很小，这种设计虽然在视觉上极具冲击力，但却为后续的安全隐患埋下了伏笔。在施工过程中，大风就开始将玻璃吹落，这些玻璃从数百英尺的高空坠落到人行道上，对行人的生命安全构成了极大的威胁。每当风速达到45英里/小时（约72公里/小时）时，警察就不得不关闭周围的街道，以防止意外发生。为了找出玻璃掉落的原因，项目方在麻省理工学院莱特兄弟风洞的Frank H. Durgin 的指导下，建造了整个后湾的比例模型和约翰・汉考克大厦的气动弹性模型，并在风洞中进行了测试。然而，这项研究虽然对整个建筑的结构完整性提出了质疑，却未能解释玻璃面板脱落的问题。后来，经过一个独立实验室的证实，玻璃的失效是由于构成每扇窗户的内外玻璃面板之间的空气膨胀和收缩引起的振动，以及反复的热应力造成的。内层玻璃、反光材料和外层玻璃之间的弹性结合过于坚硬，无法承受这些应力，最终导致玻璃脱落。这些问题不仅给大厦的建设带来了极大的困扰，也使得大厦的开放时间从1971年推迟到了1976年，整整推迟了5年。而建设成本也大幅飙升，据传从最初的7500 万美元增加到了1.75亿美元，增长了一倍多。在今天看来，这相当于从5.12亿美元飙升至令人震惊的8.5亿美元，成本的大幅增加给开发商带来了沉重的经济负担。面对玻璃幕墙的问题，项目方不得不采取补救措施。他们将所有10344块玻璃嵌板全部更换，这一过程又额外增加了500万到700万美元的开支，相当于如今的4400 万美元。此外，大厦在使用过程中还出现了摇晃的情况，尽管摇晃感不大，居住者几乎感觉不到，但楼上的住户仍开始出现晕动症。为了解决这一问题，在大厦的58层又安装了用于吸收机械振动的调谐质量阻尼器，这又增加了300万美元的开支，相当于今天的1860万美元。最终，这座大厦的总成本总计相当于今天的9.66 亿美元，远超最初的预算。约翰・汉考克大厦的案例警示我们，在建筑设计和施工过程中，不能仅仅追求独特的外观和创新的设计理念，而忽视了建筑材料的质量、结构的稳定性以及与周边环境的兼容性。任何一个细节的疏忽都可能引发严重的后果，不仅会危及人们的生命安全，还会造成巨大的经济损失。同时，这也提醒了建筑行业的从业者，要不断提高自身的专业素养和责任心，加强对建筑项目的全过程管理，确保每一个建筑都能成为安全、舒适、美观的居住和工作场所。

▏****五、戴高乐国际机场：屋顶坍塌悲剧巴黎戴高乐国际机场，作为法国最大的国际机场以及欧洲最主要的航空枢纽之一，自1974年启用以来，一直承担着繁忙的航空运输任务。这座机场的建设历时七年，于1966年开工，1974年T1航站楼投入使用，之后又历经多次扩建，不断完善其设施和功能。2003年，2E航站楼正式启用，它的建成标志着戴高乐机场的进一步升级，为旅客提供了更现代化的候机环境。然而，2004年5月23日清晨，一场突如其来的灾难打破了机场的平静。当天，2E候机厅的屋顶突然坍塌，数吨重的水泥块从高空坠落，瞬间砸向下方的候机区域和登机栈桥。事故发生时，候机厅内已有不少旅客在等待登机，灾难的降临让他们猝不及防。据目击者回忆，当时只听到一声巨响，随后便看到屋顶的混凝土板块纷纷掉落，现场顿时陷入一片混乱，人们惊慌失措地四处逃窜，呼喊声、哭叫声交织在一起。这场坍塌事故造成了极其惨重的后果，共导致包括两名中国公民在内的4人不幸遇难，3人受伤。遇难的两名中国公民是北京一家商贸公司的员工，他们原本怀揣着对未来的憧憬踏上旅程，却没想到生命永远定格在了这个异国他乡的机场。事故发生后，戴高乐机场立即启动了红色警戒计划，法国内政和国内治安部长德维尔潘，运输、旅游和海洋部长德罗宾迅速赶到事故现场，指挥善后工作。救援人员争分夺秒地展开救援行动，他们在废墟中小心翼翼地搜寻幸存者，希望能从这场灾难中挽救更多的生命。经过深入调查，发现此次事故的原因是多方面的。首先，在设计上，该建筑的安全系数存在严重不足。2E候机楼的结构属于非常规结构形式，屋盖跨度为 26.2m，分成左中右三段，由宽4m、厚300mm的曲线状混凝土板壳单元组成，壳体外覆盖玻璃屋面。这种结构在荷载作用下，左右段承受了较大弯矩，外侧受拉。为了加强结构，设计师在混凝土壳体外侧采用了钢结构，并通过间隔撑杆将钢结构与混凝土壳体连接。然而，这种设计使得结构的复杂性增加，对施工和维护的要求也更高。施工过程中的问题也是导致事故发生的重要因素。混凝土配筋不足或错放，加速了裂缝的形成。在结构建成后的短短2年多时间里，超长的候机楼结构不断承受着温差的反复作用，裂缝逐渐扩展，结构损伤不断累积，承载力也随之逐渐降低。事发当天，气温降至当月最低的4.1摄氏度，这进一步加剧了结构的收缩和变形。而在屋顶的关键部位，混凝土壳厚度较小，钢撑杆处应力集中，最终引发了混凝土裂缝。裂缝发展到一定程度后，混凝土部分剥落，钢撑杆对壳体产生冲切破坏，导致外侧钢构件失效，混凝土壳的抗弯承载力不足以维持结构稳固，从而发生弯折破坏。由于结构没有备用的传力路径，一旦某一部分出现问题，就会引发连锁反应，最终导致整个屋面相继坍塌。此外，建筑在使用过程中，可能存在维护不当的情况。没有及时对结构进行检测和维护，未能及时发现和处理结构中出现的裂缝等隐患，使得问题逐渐恶化，最终酿成大祸。戴高乐机场2E候机厅的坍塌事故，在国际上引起了轩然大波。它不仅让人们对机场建筑的安全性产生了严重质疑，也给法国的航空业带来了巨大的负面影响。事故发生后，2E候机厅被迫停止使用并拆除重建，这不仅耗费了大量的人力、物力和财力，还对机场的运营造成了极大的干扰。许多旅客对戴高乐机场的安全性失去了信心，纷纷选择其他机场出行，导致机场的客流量大幅下降，航空公司的运营也受到了不同程度的影响。这起事故也给全球的建筑行业敲响了警钟。它提醒我们，在建筑设计和施工过程中，必须充分考虑各种因素，确保结构的安全性和可靠性。对于非常规结构形式的建筑，更要进行深入的研究和分析，严格按照规范进行设计和施工，并加强施工过程中的质量控制和监督。同时，在建筑的使用过程中，要建立完善的维护和检测制度，及时发现和处理结构中出现的问题，确保建筑的安全使用。只有这样，才能避免类似的悲剧再次发生，保障人们的生命财产安全。

▏****六、瑞士伯尔尼西区购物中心：反复坍塌的屋顶在瑞士首都伯尔尼，有一座备受瞩目的建筑 —— 伯尔尼西区购物中心（Westside Center, Bern, Switzerland）。这座购物中心由著名设计师丹尼尔・里伯斯金（Daniel Libeskind）设计，坐落在一条主要的高速公路边，其设计旨在让建筑成为进入伯尔尼市的一个 “门户”，被设想为一座 “城中之城”。它集商业零售、休闲娱乐和老年公寓于一体，包含55家商店，10间餐厅和酒吧，复合电影院，娱乐健康中心和住房，这种混合使用的项目从根本上秉承全新的购物、娱乐和生活的概念，自建成后就吸引了众多市民和游客前来。然而，这座购物中心自2008年竣工以来，却遭遇了两次屋顶倒塌的严重事故，成为了建筑史上的一个惨痛教训。2009年，购物中心的屋顶首次发生倒塌。当时，部分石膏天花板和室内游泳池的保温层突然掉落，所幸此次事故并未造成人员伤亡，但却给购物中心的运营带来了极大的困扰。商场不得不紧急关闭相关区域，进行维修和检查工作，这不仅导致了部分商家的停业，也让消费者对购物中心的安全性产生了担忧。但灾难并未就此结束。2010年，悲剧再次上演。第二次屋顶倒塌事故造成了更为严重的后果，导致三人受伤，一个小孩子失踪。约100平方米的石膏天花板和室内游泳池的保温层再次落在地板上，现场一片混乱。事故发生后，救援人员迅速赶到现场展开救援行动，他们争分夺秒地搜寻失踪的孩子，同时对受伤人员进行紧急救治。周边居民和路人也纷纷伸出援手，协助救援工作的开展。经过深入调查，发现导致这两次屋顶倒塌事故的原因是多方面的。首先，在设计上，该建筑的结构存在缺陷。丹尼尔・里伯斯金的设计风格以解构主义著称，其作品常常带有尖锐、三角、破碎等元素，这种独特的设计理念虽然赋予了建筑强烈的视觉冲击力，但也可能对建筑结构的稳定性产生影响。在伯尔尼西区购物中心的设计中，屋顶的结构设计未能充分考虑到实际承受的荷载和应力分布，导致在使用过程中，屋顶部分区域出现了应力集中的现象，从而增加了屋顶倒塌的风险。施工质量问题也是导致事故发生的重要因素。在施工过程中，可能存在施工工艺不规范、建筑材料质量不合格等问题。例如，屋顶的石膏天花板和保温层的安装不符合相关标准，连接不牢固，在受到一定的外力作用时，就容易发生脱落和倒塌。此外，建筑材料的质量也可能存在问题，如保温层材料的强度不足，无法承受自身重量和外部荷载，从而导致屋顶结构的稳定性受到影响。购物中心在后期的维护和管理方面也存在不足。没有建立完善的定期检查和维护制度，未能及时发现和处理屋顶出现的安全隐患。随着时间的推移，一些小的问题逐渐积累和恶化，最终引发了严重的事故。例如，屋顶可能在日常使用中出现了裂缝、变形等问题，但由于没有及时进行检测和修复，这些问题在后续的使用过程中不断发展，最终导致了屋顶的倒塌。这两次屋顶倒塌事故给伯尔尼西区购物中心带来了巨大的经济损失。除了直接的维修和重建费用外，商场因停业而导致的营业额损失、商家的违约赔偿以及对消费者的补偿等，都让购物中心的运营方承受了沉重的经济负担。同时，事故也对当地的商业环境和社会稳定产生了一定的负面影响。消费者对购物中心的信心受到打击，周边商家的生意也受到了不同程度的影响，社会各界对建筑安全问题的关注度也随之提高。伯尔尼西区购物中心的案例再次提醒我们，建筑安全无小事，任何一个环节的疏忽都可能引发严重的后果。在建筑设计阶段，设计师不仅要追求独特的设计理念和美学效果，更要充分考虑建筑结构的安全性和稳定性；在施工过程中，施工单位要严格遵守施工规范，确保施工质量，选用合格的建筑材料；在建筑的使用和维护过程中，运营方要建立健全的维护管理机制，定期对建筑进行检查和维护，及时发现和消除安全隐患。只有这样，才能保障建筑的安全使用，避免类似的悲剧再次发生。（图片源自网络）
作者 | 几维鸟毕业于新西兰林肯大学。对大众科普知识拥有浓厚兴趣，曾在多个科普期刊上发表过科普文章。关注事实，积极探索前沿科技。

初审 | 陈嘉琦、李书豪复审 | 魏星华
终审 | 韩永林

来源: 吉林科普微窗