文:曾維燊
圖:美聯社
美國紐約曼哈頓東42街前輝瑞(Pfizer)總部改建住宅工程,7月7日上午突然傳出建築結構失穩,21樓至26樓多個樓層下陷,內部承重鋼柱屈曲,消防部門立即疏散整座工地及周邊街區。
事件中無人受傷,但今次事故令不少人疑惑:一棟由鋼骨支撐、高達37層的大樓,為何沒有遇上地震、沒有受到爆炸衝擊,竟然會自己開始變形?
多名結構工程專家指出,目前事故真正原因仍有待調查,但從目前公開資料判斷,今次最值得關注的並不是掉落的外牆磚塊,而是建築物內部的承重鋼柱(support columns)首先失效。

真正危險並非鋼柱斷裂,而是「屈曲」
消防部門表示,現場發現至少兩條主要承重鋼柱出現屈曲(buckling)。
不少人以為鋼柱會像電影般突然折斷,其實鋼結構最常見的失效方式並非斷裂,而是慢慢彎曲。
《Scientific American》訪問多名結構工程教授指出,鋼柱就像一支吸管。
吸管本身可以承受一定重量,但如果一直由上向下施壓,它未必先折斷,而是突然向旁邊彎曲。
建築鋼柱亦是一樣。
當承受壓力超過設計值,即使鋼材本身仍然完整,也可能因失去穩定性而向側面變形。一旦開始屈曲,它承受重量的能力便會急劇下降。

一根鋼柱失效,可以令整層樓開始下陷
美國結構工程師指出,真正可怕的是連鎖反應。
摩天大樓內每條主柱都負責分擔整棟建築重量。
假設其中一條主柱突然失去承載能力,它原本承受的重量便會立即轉移到鄰近鋼柱。
如果其他鋼柱本來已接近設計上限,新增重量可能令第二條、第三條鋼柱相繼屈曲。
這便會形成工程界所說的漸進式失效(progressive failure)。
今次事故正符合這種特徵。
消防部門表示,21樓鋼柱首先出現問題,其後21至26樓多個樓層陸續下陷,而非單一樓層受影響。

為何偏偏在改建期間發生?
這座大樓原本並不是住宅。
它曾是輝瑞總部,如今正改建成全美最大辦公室改住宅項目之一,共提供1,602個住宅單位。
改建工程遠比一般裝修複雜。
紐約不少建築工程師指出,把辦公室改成住宅,往往需要拆除部分樓板、重新配置機電設備、開設新的電梯井及樓梯間,甚至局部更換主要鋼樑。
在永久結構尚未完成前,工程人員必須利用大量臨時支撐(temporary shoring),代替原有結構承受重量。
如果臨時支撐拆除過早、安裝不足,或部分樓層荷載分布與設計不同,都有可能令某些鋼柱突然承受超出預期的重量。
不過,截至目前,紐約市樓宇部門並未表示今次事故與臨時支撐有直接關係。

工會質疑施工方式
美國蒸汽管道工人工會(Steamfitters Local 638)代表克里夫.約翰森(Cliff Johnsen)表示,工人在鋼樑開始彎曲後立即撤離。
他接受媒體訪問時形容:
「裡面的工字鋼彎曲得像香煙一樣。」
另有工會人士質疑,施工期間對結構的臨時支撐可能不足,認為承建商「沒有把支撐做好」。
不過,這些說法目前仍屬工會觀察,官方尚未證實。
是否因為加建樓層而出事?
不少社交平台流傳,大樓因加建樓層導致結構失衡。
事實上,目前沒有任何官方證據支持這項說法。
紐約市樓宇部門表示,整個改建計劃涉及東42街219號及235號兩座建築,其中219號將向上加建,而今次出現結構問題的是235號。
兩座建築屬同一開發項目,容易令人誤以為事故一定與加建有直接關係,但截至目前,調查人員從未公布兩者存在因果關係。

工程專家:現時最重要是阻止結構繼續移動
消防部門表示,由於建築仍可能持續變形,因此工程人員並未立即進入內部維修,而是先監察整體結構是否仍在移動。
結構工程界指出,事故發生後首要工作不是立即修復,而是確認變形是否已停止。
如果鋼柱仍在屈曲,貿然派人進入,有可能令救援及施工人員置身極高風險。
目前紐約市樓宇部門、消防部門及開發商正共同調查事故成因。
真正導致鋼柱失穩的原因,是設計問題、施工程序、臨時支撐不足,抑或其他因素,仍需等待工程鑑定結果才能下定論。

