主题：【讨论】钢铁结构摩天大楼能被烧塌吗？（有更新） -- 唵啊吽

对以有帖子的一些补充。这个帖子的目的不是还原每一个细节，只是应用结构设计的一些基本概念。

这里有必要介绍两个概念，结构失稳和临界荷载。

临界荷载是长细柱所能承受的最大荷载，超过这个荷载，柱会失去稳定。失稳的概念则是，当荷载超过长细柱的临界荷载，微小的侧向力引起的柱侧向变形会一发不可收拾，变形会越来越大直到柱折断。

经典欧拉公式给出了理想长细柱的临界荷载

F = pi^2 EI/(KL)^2

Pi是圆周率，I，K,L到底是什么且不去管他。

E是弹性模量，中学物理学过吧，如果不理解也不用管他。我们需要知道不同温度下E的变化就行了。

设常温２０C下 钢的弹性模量为E， 一定温度下弹性模量为Em.

弹性模量在不同温度下的比例为 Ke=Em/E

Ke

２０４C 为０.９，

３１６C 为０.７８，

３９９C 为０.７, 此时屈服应力Fy尚未降低，

４２７C 为０.６７，此时钢的屈服应力是室温下的０.９４

５３８C 为０.４９，此时钢的屈服应力是室温下的０.６６ 可见，温度升高对弹性模量的影响非常大，而弹性模量对临界荷载的影响成正比。 对屈服应力的影响已经有很多ID介绍了。

工程中柱（受压构件）的设计当然比较复杂，但是基本上都是从这个经典公式出发。

因此基本上倒塌的过程是这样的

１，冲击，破坏截面，造成结构荷载往更遭糕的方向重新分配，撞击点附近的结构荷载增加。

２，燃油燃烧，降低弹性模量（烧软了），柱或者说受压构件可承受的荷载也随之降低，３１６ C 只有７８%，３９９C只有７０%，５３８C只有４９％。

３，局部构件失稳，荷载重新往不利的方向分配，承载能力已经下降的构件要承受更大的荷载。

４，燃油仍在燃烧，从广度上说，更多受压构件受到温度升高的影响而承载能力降低，同时因为温度升高，同样的原因，梁开始发生更大的变形，（不过这比较次要）。

５回到４。这个循环是加速的。

６，同时因为屈服应力下降，梁柱的连接承载力下降，有些连接失效，

直到最后撞击点的几层结构无法承受上部荷载而崩溃压垮。 此时上部结构向下冲击，每一层都被这个上部结构冲垮，不论是梁柱井连接失效还是柱失稳（基本是同时发生）为什么？ 因为没有哪一层狠到构件和连接设计到超过好几倍的设计荷载（恒载单独考虑时设计系数为1.4）。 因为结构遭到破坏，某些长的型钢可能比较完整的留下来，混凝土之类的即使破坏的一瞬是完整的，在那个高度落到地上也会摔碎，下部结构则是被上部漫天密集的建筑碎片压碎，好比一座土山直冲到底。

前面有网友从视频截图的角度说“都成了渣”怎么压坏下部结构？ 事实上，看到的飞舞的渣只是外层崩出来的一部分，外层以内的荷载仍然存在，而且是一层一层叠压。

内井壳体坍塌(collapes)的原理和柱类似。