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花旗集團中心工程危機

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花旗集團中心大樓的一個側面的V形支撐結構。四個側面都採用了相同的設計，並將風和重力荷載傳遞到底面四邊中點的四個巨型支撐柱上。

1978年，人們發現位於美國紐約的一座新建的摩天大樓——花旗集團中心——有着嚴重的建築結構缺陷，在接下來的幾個月時間內，人們努力地對建築建構進行維修與改造。這座大樓的結構由美國結構工程師威廉·勒梅蘇里爾（William LeMessurier（英語：William LeMessurier））設計，其主要特色是由四個位於底面矩形邊的中點的巨型高架，還有立面上能夠吸收上層建築的風荷載的對角線支撐桁架。

對角線方向的風負荷對調諧質量阻尼器功率的損失引起了人們的擔憂。普林斯頓大學工程專業的學生黛安·哈特利（Diane Hartley）對建築的結構完整性進行了調查，發現了這個問題。 在第二名提出問題的學生李·德卡洛利斯（Lee Decarolis）詢問了勒梅蘇里爾有關該建築物的結構完整性的問題之後，勒梅蘇里爾感到非常震驚，重新覆核了自己的計算，最終結果與黛安·哈特利一致。

由於擔心大風可能導致建築物倒塌，工程師在晚上偷偷地對建築結構進行修復，而辦公室在白天正常開放。 由估算表明，該建築物可能會被每小時110千米左右的大風推翻，這將導致很多人員傷亡。 直到1995年，這場危機才廣為人知。

根據勒梅蘇里爾和哈特的說法，大風能夠引起建築倒塌。因此，紐約市計劃在大風天氣時疏散花旗集團中心和周圍建築物中的全部人員。[1]在結構改造期間，1978年颶風埃拉威脅了紐約，但颶風在抵達紐約前突然轉向，朝北大西洋前進，使大樓免於倒塌的意外。

美國國家標準技術研究所使用現代技術對建築結構的風險進行了重新評估，已經確定，對角線方向的風負載並沒有勒梅蘇里爾和哈特利認為的嚴重。 他們建議對原始建築設計進行重新評估，以確定是否有必要進行再次改造。[2]

背景

主條目：花旗集團中心

花旗集團中心位於紐約市中心曼哈頓中城，是一座59層的摩天大樓。[3][4][5] 它由建築師休·斯圖賓斯（Hugh Stubbins（英語：Hugh Stubbins））與副建築師Emery Roth & Sons（英語：Emery Roth & Sons）共同設計。[6][7][8]伯利恆鋼鐵是建築鋼鐵分包商。[7][9]該建築於1977年10月12日落成。[10][11] 在花旗集團中心落成前，該場地的西北角坐落着一座教堂——聖彼得路德教會的教堂。經過協商談判，教堂應該與建築塔樓分開。[12][13]為了避免建築結構穿過教堂，塔樓由四個位於下方每個邊緣中點的巨型柱子支撐。[7][14][15]（在早期計劃中，設計方要求將支撐放在塔樓的四角處，但在與教會的協議中不允許。）[16]為了使這一設計發揮作用，比爾·勒梅蘇里爾提出：建築物各立面內的支柱上方堆疊V形的承重支撐。這些支撐設計用於將風產生的張力載荷從上層向下分配到四個巨型支柱上。[17][18]

聖彼得福音路德宗教堂位於摩天大樓下方的左手邊。教堂的位置導致花旗集團中心大樓需要將柱子放置在每個邊緣的中心，而不是通常放置的角落。

V形支撐中長的而多層的斜撐必須使用金屬預製件分段製造，並在現場組裝，每個斜撐需要五個接點。勒梅蘇里爾對所使用的V形承重支架的原始設計的連接方式是焊接。然而，伯利恆鋼鐵公司為了節約成本，提議將連接點改為使用螺栓連接，勒梅蘇里爾的辦公室統一了這一設計修改，但結構工程師卻一直不知道這一改變。[15]

對於V形支撐的原始設計，按照紐約市建築法規規定，勒梅蘇里爾計算了當風垂直於建築物側面時建築物的風負載。 通常來說，這種風向是對建築荷載最大的最壞情況，能夠承受這一方向的風的結構系統，可以輕鬆地從承受其他方向吹來的風。 因此，工程師沒有明確計算對角線方向的風的影響。[15][19]

發現問題

1978年6月，普林斯頓大學工程專業學生黛安·哈特利（Diane Hartley）在她的教授戴維·比靈頓（David Billington）的建議下，寫了一篇關於花旗集團中心設計的學位論文。[20][21]在論文中，她分析與計算了該建築結構在對角線方向的風中的應力，發現它們高于勒梅蘇里爾公司提供的最大預期應力值。 在對哈特利論文的反饋中，比靈頓質疑了該公司的數據。 哈特利的擔憂和她收到的回應在她的論文中被記錄下來。[20]與此同時，勒梅蘇里爾在匹茲堡單獨設計了一座類似的帶有風支架的建築，一位潛在的承包商質疑了是否為了節約費用使用螺栓連接而非焊接。勒梅蘇里爾向他的辦公室詢問了花旗集團中心建築的焊接情況，被告知本應焊接的連接處已全部替換為螺栓。[20]

1978年6月，勒梅蘇里爾通過電話回答了一位年輕的建築系學生[22]Lee DeCarolis[23]的問題，在電話中，他決定重新計算風荷載，尤其是對角線方向的風荷載。

1978年7月24日，勒梅蘇里爾來到他的辦公室，對花旗集團中心的結構設計進行了計算。[20][19]他發現，對於八層V形支撐結構中的四層，這種對角線方向的風會使風荷載增加40%，螺栓連接處的荷載將會增加160%。[15] 實際上，是這兩個問題共同造成人們對風荷載的擔憂。在這種情況下，勒梅蘇里爾進行了結構安全測試。[24]最初的焊接接頭設計可以承受垂直於立面的風以及對角線方向的風的載荷，但接近颶風強度的每小時70英里（110公里/小時）的對角線方向風力將超過V形支撐結構螺栓的承受強度。[18][20]勒梅蘇里爾還發現，他的公司使用了紐約市桁架的安全係數1:1，而不是柱的安全係數1:2。[18]

1978年7月26日，勒梅蘇里爾拜訪了西安大略大學的風洞專家艾倫·加內特·達文波特（Alan Garnett Davenport（英語：Alan Garnett Davenport））。 達文波特的團隊對該建築進行了計算，發現勒梅蘇里爾的建模不僅正確，而且在現實世界中，構件應力可能會增加超過勒梅蘇里爾計算值的40%。[20][25]隨後，勒梅蘇里爾於7月28日前往緬因州的家中分析這個問題。[20][25]勒梅蘇里爾估計，在調諧質量阻尼器激活的情況下，能夠掀翻建築的風平均每55年發生一次。[26][20]如果調諧質量阻尼器因停電而無法工作，則平均每16年就會發生一次足以導致建築物倒塌的風。[26]

修復工作

勒梅蘇里爾為如何解決這個問題而苦惱。如果這些問題被公之於眾，自己的職業聲譽就有可能北毀掉，並引發大樓周圍的居住者的恐慌。[27]勒梅蘇里爾考慮過永遠不要提出這個問題，他也曾短暫考慮過在其他人發現這個結構缺陷之前自殺。[28][29]最終，勒梅蘇里爾聯繫了斯圖賓斯（Stubbins）的律師和保險公司和花旗集團的律師，後者聘請了Leslie E. Robertson（英語：Leslie E. Robertson）作為專家顧問。[27]花旗集團接受了勒梅蘇里爾關於在螺栓連接處焊接鋼板的提議，並聘請Karl Koch Erecting（英語：Karl Koch Steel Consulting）負責焊接過程。[30]這時，除了花旗集團領導層、市長郭德華、代理建築專員Irving E.Minkin和焊工工會負責人之外，幾乎沒有人知道這個問題。[18][30]

1978年8月，施工人員開始在夜間安裝焊接面板。官員們沒有承認結構問題，而是將這項工作描述為一項常規程序。[31][32]花旗集團的Henry DeFord III聲稱，花旗集團中心大樓可以承受100年一遇的大風[33]，並且「大樓里根本沒有明顯的問題」。[33]作為預防措施，施工人員為質量阻尼器安裝了應急發電機，在關鍵的樑上安裝了應變片，並聘請了天氣預報員。[20]花旗集團和當地官員為附近地區制定了緊急疏散計劃。[18][34]然而，儘管建築坍塌可能導致數千人喪生，這些疏散計劃當時並沒有對外公佈。[28]工作開始六周後，1978年颶風埃拉向紐約襲來。這時，修復工作只完成了一半，紐約市距離緊急疏散還有幾個小時的時間。幸運的是，颶風埃拉最終轉向東方，回到大海，沒有對紐約市造成直接影響。[18][34]

修復工作於1978年10月完成，之後媒體才對外公佈。勒梅蘇里爾表示，修復後的建築結構能夠承受700年一遇的大風。[31][35]斯圖賓斯和勒梅蘇里爾承擔了所有的維修費用，大約數百萬美元。[35]

公開

由於沒有發生結構事故，這項修復工作只在1995年的《紐約客》上發表了一篇報道。[31][36]1995年《紐約客》的報道將這名學生描述為「一個年輕人，他的名字在隨後的事件中消失了」，他打電話給勒梅蘇里爾，說「他的教授只是讓他他寫一篇關於花旗集團中心大樓的論文」。[37][19]然而，該學生從未直接聯繫過勒梅蘇里爾。[19][22] 根據網站Online Ethics報道，當勒梅蘇里爾的一位同事問這名學生是否是女性時，「勒梅蘇里爾回答說他不知道，因為他實際上沒有和這名學生交談過。」[22]勒梅蘇里爾於2007年去世，一直沒有說明這名學生和工程師之間的交流引起了他的注意。[20]

2011年，《紐約客》的文章發表多年後，哈特利自稱是工程系學生。[19] 哈特利說她已經在勒梅蘇里爾的辦公室與Joel S.Weinstein進行了交談。[19]

勒梅蘇里爾通過電話聯繫的學生促使他重新計算風荷載[38]，他在OnLine Ethics上發表的一篇文章中表明了自己的身份。[23]他的名字叫Lee DeCarolis。2011年，他從史蒂夫·西爾弗曼（Steve Silverman）的《愛因斯坦的冰箱》（Einstein’s Refrigerator）中了解到自己是如何在花旗集團大樓的歷史中發揮作用的。那時，勒梅蘇里爾已經去世。雖然他向熟人提到了自己的角色，但只有在美國國家標準技術研究所重新評估後，他才向公眾透露了自己的身份，即風荷載的問題並不是哈特利和勒梅蘇里爾所發現的[2]，並表示因此不能指控他尋求或竊取榮譽。

倫理問題

根據美國建築信託研究所的案例研究[20]，「許多人認為勒梅蘇里爾的行為近乎英雄，許多工程學校和道德教育工作者現在將勒梅蘇里爾的故事作為如何道德行事的例子。」然而，其他人批評勒梅蘇里爾缺乏監督，導致了這些問題的出現，以及在發現問題時對社區居民、建築師、工程師和其他公眾缺乏誠實。建築師Eugene Kremer討論了本案中提出的倫理問題。[28]Kremer提出了六個關鍵點：[39]

1.風荷載分析。在最初的設計方案中，勒梅蘇里爾只依賴建築規範要求的計算，而不是檢查所有的計算。[15][28]

2.設計變更。建築商在沒有諮詢勒梅蘇里爾的情況下迅速決定使用螺栓連接。[15][28]

3.專業責任。在勒梅蘇里爾決定讓花旗集團意識到設計缺陷之前，他曾短暫考慮過隱瞞這些問題。[28][29]

4.公開聲明。在當時的新聞採訪和新聞稿中，官員們對缺陷的細節要麼忽略，要麼撒謊。[28][40]

5.公共安全。1978年8月和9月，當颶風埃拉威脅到該市時，周圍地區的疏散計劃是秘密制定的。[34]

6.專業知識。隱瞞這個問題將近20年，阻止了本可以進行的道德和工程學習。[28]

參考文獻

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延伸閱讀

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