专业精神/杰克·吉勒姆与凯悦酒店天桥

背景

在20世纪70年代中期，密苏里州堪萨斯城在外国人眼中仍然以牛羊交易而闻名。作为城市重建计划的一部分，为了将城市形象转变为一个繁忙、现代的商业中心，一个大型豪华的凯悦酒店被纳入了计划。该酒店将成为天际线上的灯塔，成为该市最高的建筑。自20世纪60年代以来，凯悦的名字就获得了宏伟和奢华的声誉，因此它是改变城市形象的完美选择。酒店连锁店的特色是宽敞而开放的室内空间。遵循这一传统，一个玻璃封闭的中庭被设计成堪萨斯城凯悦酒店的中心。宽敞的室内空间以三条看似漂浮的走道为特色，连接着酒店的两侧。四楼走道直接位于二楼上方，三楼独立地位于一侧。

酒店于1978年破土动工，杰克·D·吉勒姆和他的合伙人被委托负责大楼的结构工程。该公司以其创新的建筑设计而闻名，但这座建筑风格戏剧化的建筑将是其迄今为止面临的最大挑战。杰克·D·吉勒姆和他的合伙人签署的合同是一份快速设计和建造合同，这意味着在设计图纸仍在完成时就开始施工。

1979年10月，在施工过程的早期，灾难发生了，玻璃中庭屋顶一块网球场大小的部分坍塌了。事故中无人受伤。随后进行了内部和同行评审。双方都发现了相同的问题：钢材和混凝土界面不兼容。玻璃屋顶得到修复，事故被视为一次性问题。1979年末，总承包商破产，造成了进一步的挫折。在皇冠中心迅速接手项目后，施工在新的管理层下恢复。最终，全新而壮观的凯悦酒店于1980年7月开业。

天桥坍塌

坍塌后凯悦酒店大堂的景象

大约在开业一年后的1981年7月17日星期五，酒店在大堂举办了一个茶舞会。晚上7点，正在举行一场摇摆舞比赛。在大乐队演奏的同时，2000名观众聚集在中庭和走道上，以获得更好的视野。这次活动备受期待，人们兴高采烈地唱歌、喝酒和跳舞。晚上7点05分，一声响亮的金属裂缝声让乐队和舞者停止了动作。毫无预警地，四楼的天桥坍塌到正下方二楼的天桥上，随之而来的是一声巨响，32吨重的混凝土全部坠落到中庭地面上。任何在走道附近的人都被坠落的混凝土砸死或困住。

灾难并没有就此结束。坍塌的天桥混凝土刺穿了整个酒店的水箱。然后水开始涌入中庭。如果在走道瓦砾中还有幸存者，他们现在面临着溺水的风险。由于救援人员的快速反应，采取了果断措施，用推土机从外部破门而入。救援工作需要重型机械和破拆锤才能进入数吨重的混凝土。最后一名幸存者在坍塌发生整整10个小时后才被从瓦砾中挖出。总共有114人丧生，另有216人受伤，使凯悦酒店天桥坍塌成为当时最致命的结构性故障。

坍塌原因

凯悦灾难后的调查揭示了天桥坍塌的主要原因：连接天桥与天花板的钢梁设计发生了重大改变。杰克·D·吉勒姆和他的合伙人最初设计的天桥采用一根钢筋将二楼天桥连接到四楼天桥，然后连接到天花板。下图左侧显示了最初的设计。

凯悦天桥连接

然而，吉勒姆的设计在施工过程中发生了重大修改。Havens Steel，该项目的钢结构制造商，决定将设计改为使用双吊杆箱梁，如图像右侧所示。这种设计更容易建造，因为它不需要对整个钢筋进行螺纹加工。虽然更容易建造，但新的设计使四楼天桥箱梁上的钢筋连接处的负载加倍。尽管据报道Havens Steel通过电话与吉勒姆和他的合伙人“核实”了该设计，并在其车间图纸上进行了修改，但该设计从未提交审批或测试。Havens Steel根据车间图纸和美国钢结构协会 (AISC) 的指南建造了新的钢筋，假设该设计在结构上是合理的。杰克·吉勒姆后来评论说，“发生故障的连接从未设计过”，因为没有进行工程分析来确保连接的强度。

当走道坍塌时，新的双钢筋设计证明其不足。走道中使用的混凝土的负载和站在上面的人的重量对于钢筋连接来说太大了。箱梁有效地坍塌了，因此走道从钢筋上滑落。右侧的图像说明了钢筋连接的巨大故障。

凯悦酒店坍塌支撑

四楼天桥连接首先发生故障，导致舞会上的人群听到巨大的爆裂声。二楼天桥几乎同时坍塌。箱梁很可能在酒店开业的一年中一直在减弱和变形，但茶舞会观众带来的额外压力导致了连接的彻底失效。

需要注意的是，即使是吉勒姆和他的合伙人最初设计的连接也存在工程不足。单钢筋设计只能承受AISC和堪萨斯城建筑规范要求负载的60%。因此，当设计被修改并且连接处的负载加倍时，连接只能承受所需负载的30%。因此，新的钢筋连接存在严重缺陷。

尽管支撑天桥的钢筋失效是导致其坍塌的原因，但这并不是凯悦酒店的唯一设计问题。由于混凝土和钢材界面存在缺陷，中庭屋顶在施工过程中坍塌。吉勒姆后来还指出，施工过程中对隔墙设计进行了修改。出于建筑原因，水平支撑接头被移除，此更改也仅在车间图纸中进行。

瑞士奶酪模型

马克·格斯坦在他的著作《与灾难调情》中使用了瑞士奶酪模型来帮助解释凯悦天桥的故障。防止故障的保护层都有孔，当所有孔都对齐时就会发生灾难。格斯坦声称，虽然糟糕的结构工程是天桥故障的主要原因，但“工程公司的职责是创建一个能够捕获失误、工程错误和疏忽的过程”对坍塌原因的调查揭示了工程公司设计过程中的一些漏洞，这些漏洞导致了如此糟糕的一系列天桥的建造。

调查

悲剧发生后，国家标准局启动了一项公开调查，以确定坍塌的原因。 同时，《堪萨斯城星报》聘请了结构工程师韦恩·利施卡作为卧底记者进行私人调查。利施卡拍摄了事故现场的残骸照片，并通过检查这些照片，确定支撑杆件的焊接箱形梁是失效的部分。利施卡前往市政厅，请求查看该建筑的蓝图，却发现提交给市政厅的图纸与实际建造的建筑不符。《堪萨斯城星报》发表了这些调查结果，声称正是焊接箱形梁导致了人行道的坍塌。 国家标准局的调查最终也得出了相同的结论。他们在实验室里复制了焊接箱形梁，并施加了估计相当于人行道及其上人员在坍塌时所承受的力。 他们发现，这些梁无法承受足够的力。国家标准局的报告指出

二楼和四楼人行道的实际施工中使用的吊杆细节与合同图纸上所示的细节有所不同。在最初的设计中，每个吊杆都应从二楼人行道一直延伸到连接到中庭屋顶框架的吊杆支架。设计负载应在二楼人行道的每个吊杆上转移20.3千磅（90千牛）。基本上相同的载荷也应转移到四楼人行道的每个吊杆上。因此，作用在连续吊杆上部部分的设计载荷将是作用在下部部分的两倍，但箱形梁吊杆连接所需的设汁载荷对于两个楼层的人行道都应相同（20.3千磅（90千牛））。

后续

调查结束后，密苏里州建筑师、专业工程师和土地测量师委员会对丹尼尔·邓肯、杰克·吉勒姆和G.C.E.国际公司提起诉讼，指控他们在人行道坍塌事件中存在严重过失、不称职、行为不端和职业行为不端。 在随后进行的审判中，提交的证据表明，G.C.E.没有充分测试人行道的设计，也没有在中庭坍塌后进行全面调查。G.C.E.被认定对从1根杆件改为2根杆件的变更负有责任，并且即使哈文斯没有特别指出梁设计中的变化，G.C.E.仍然负责最终的设计检查。

1984年11月，吉勒姆、邓肯和G.C.E.被判定犯有严重过失、行为不端和职业行为不端。邓肯和吉勒姆失去了在密苏里州和得克萨斯州执业的工程师资格。G.C.E.的工程公司资质证书也被吊销。

美国土木工程师学会针对这一悲剧发布了一份报告。该报告指出，注册工程师对结构设计的各个方面负有责任和权力。密苏里州堪萨斯城还对其建筑规范进行了全面修订，要求所有荷载计算必须由市政府指定的工程师完成。