1998年国会听证会
情报和安全

证词

的

W. gene corley博士，p.e.s.e.。

联邦大楼的安全问题

代表

的

美国土木工程师协会

之前

公共建筑和经济发展小组委员会

的

众议院交通和基础设施委员会

美国众议院

__________________________________

1998年6月4日

小组委员会主席及成员:

早上好。谢谢你邀请我今天来讨论联邦大楼的安全问题。

我是W. Gene Corley博士，p.e.， S.E.。我的职业生涯跨越了超过35年的时间，作为一名结构工程师，在失效调查、建筑规范和钢筋混凝土方面有着丰富的经验。我开始在伊利诺伊州谢尔比县的公路部门工作，设计高速公路和桥梁。

后来我成为波特兰水泥协会的一名开发工程师，在那里我直接参与了结构混凝土、混凝土路面、铁路和火灾荷载下的结构的改进设计程序的开发。今天，我是建筑技术实验室(CTL)， Inc.的副总裁，在这里我担任专业和结构工程的CTL管理代理，并领导与工业、交通和停车设施、桥梁和建筑相关的结构评估项目。

1995年，我被美国土木工程师协会(ASCE)选中，领导一个建筑性能评估小组，调查俄克拉何马州俄克拉荷马城的阿尔弗雷德·p·默拉联邦大楼(以下简称为俄克拉何马州)的爆炸事件＂默拉大楼＂)．

我今天代表ASCE出席会议，我目前在ASCE的几个技术委员会和法医工程技术委员会(tfe)执行委员会任职。tfe的主要目的是通过传播关于失败及其原因的信息，以及鼓励研究、教育和法医工程实践中的道德行为，制定减少和减轻失败的做法。

ASCE成立于1852年，是美国历史最悠久的国家工程学会。会员由超过12万名个人专业工程师组成，并分为私人执业工程师;为联邦、州和地方政府工作的工程师;以及从事研究和学术工作的人。该协会的主要目标是培养工程师，他们将改进技术并将其应用于促进整个社会的目标，促进其成员的奉献精神和技术能力，并推进土木工程专业。

ASCE很高兴有机会为提高建筑安全性提出建议。我们非常有兴趣与国会和政府机构合作，制定建议和指导方针，以减少和减轻由重大爆炸、地震、洪水、飓风、龙卷风和其他灾难等灾难性事件造成的损失。最重要的是，我们希望与所有政府部门合作，将这些建议付诸实施，以防止未来发生灾害。

为了确保建筑、供水系统和其他土木工程的安全，ASCE制定了经常被联邦、州和地方政府采用的技术规范和标准。例如，ASCE关于建筑荷载的国家标准(ASCE 7)就包含在美国三大模型规范中。ASCE的技术活动委员会(TAC)分部由超过7,000名成员组成，他们参与了超过500个技术委员会。交谘会辖下有44个现行标准委员会，参与人数超过2,000人。除了个人参与外，ASCE的标准计划还积极地接触并鼓励受影响组织的代表参与，从而将潜在的投入扩大到超过12万ASCE成员的过程中。这些在土木工程社区中建立的关系确保了ASCE标准的每一个活动都得到了高水平的曝光和参与。ASCE是美国国家标准协会(ANSI)认可的标准开发组织(SDO)。因此，我们的标准开发程序由ANSI批准，这些程序的实施定期进行审计。

首先，我想强调一下1996年由联邦应急管理局(FEMA)和ASCE发布的报告《俄克拉荷马爆炸:通过减少多重危害提高建筑性能》(the Oklahoma Bombing: Improving Building Performance Through multiple hazard Mitigation)中公布的一些关键发现。该报告就新的联邦建筑的设计和建造提出了具体建议，并对现有的联邦建筑提出了缓解建议。

如前所述，我是联邦应急管理局建筑性能评估小组(BPAT)的主要调查员之一，该小组被派去调查Murrah大楼遭恶意炸弹袭击所造成的损害。该团队还包括来自联邦应急管理局、美国陆军工程兵团、总务管理局和国家标准与技术研究所的工程师。联邦应急管理局经常部署bpat在灾难现场进行实地调查。通常，BPAT的成员包括公共和私营部门实体的代表，他们是特定技术领域的专家，如结构和土木工程、建筑设计和施工，以及建筑规范的开发和执行。

调查的目的是审查爆炸造成的损害，确定建筑物的破坏机制，并审查未来减少新建筑和现有建筑损害的工程策略。具体地说，审议了多种灾害缓解机制，包括减轻风和地震影响。在评估的策略中，程序和细节都在联邦应急管理局1994年版的《国家地震灾害减少计划》《新建建筑抗震法规推荐规定》．

1995年5月9日至13日，也就是爆炸发生三周后，BPAT视察了俄克拉荷马城的Murrah大楼周边地区。由于救援人员的持续活动，我们对现场的实地视察被限制在200英尺之外。

在俄克拉荷马城的时候，该团队通过摄影观察、审查建筑文件和收集结构组件样本进行了调查。从现场采集的混凝土和钢筋样品进行了测试，以确定建筑中使用的材料的物理性能。所进行的工作包括开发建筑物对爆炸最可能的反应，并确定是否可以使用新技术来增强建筑物对爆炸、风、地震和其他危险的抵抗力。

我们团队报告的一个重要发现是，如果1976年的Murrah大楼采用今天的抗震建筑设计细节，多达50%到80%的结构破坏和可能的死亡都是可以避免的。由此产生的额外建设成本不会是数百万美元，而是几千美元。

重要的是要知道，对Murrah大楼的炸弹爆炸本身并没有造成毁灭性的破坏——只是它恰好位于一个临界点，破坏了整个大楼的结构。根据我们的调查结果，我们发现大部分的损失和绝大多数的死亡是由建筑物的逐步倒塌造成的。

Murrah大楼采用了所谓的普通弯矩框架设计，这是大多数不位于地震易发区的办公楼的典型设计。在这种设计下，如果建筑的一个关键元素失效了，它可能会引发一连串连续失效的连锁反应，最终摧毁这座建筑。因此，当炸弹爆炸摧毁了支撑默拉大楼的三根关键柱子时，楼层逐渐倒塌，堆叠在一起。

对默拉大楼的分析表明，仅靠蛮力是不可能设计出一座屹立不倒的大楼，因为它的一根关键柱子已被爆炸摧毁。然而，计算表明，如果在特殊时刻框架中使用额外数量和位置的钢筋，Murrah建筑将有足够的韧性和延性，以防止大约一半的破坏。也就是说，尽管个别的柱子和楼板可能会受损，但钢筋将许多建筑构件固定在原地，使建筑的大部分保持直立——至少足够竖立，以便爆炸后住户能够逃生。

特殊弯矩框架常用于高地震活动地区。在这种类型的建筑中，延性细节，典型的封闭箍筋限制柱，连续钢筋的连续性，梁-柱连接通过节点传递力，提供韧性，以抵抗爆炸和地震力。作为特殊弯矩框架加固的结构构件比普通弯矩框架(如在Murrah建筑中使用的)提供更好的抗渐进倒塌能力。特殊力矩框架可以提供非常大的开放空间。因此，它们适用于联邦办公大楼的建设。

特殊弯矩框架还提供了比普通弯矩框架更大的能量耗散能力的结构体系，普通弯矩框架有有限的储备从极端荷载，如地震和爆炸耗散能量。

通过使用抗震建筑设计标准中要求的加固细节，如特殊弯矩框架或双体系，工程师可以在设计中建立冗余和“韧性”。因此，如果一些支架被爆炸破坏，其他的支撑机构仍然可以承担大部分的负荷。

另一个减少损失的技术是防止糟糕的情况变得更糟:防止渐进崩溃。冗余是防止渐进倒塌的关键设计特征。不应该有任何一个关键元素的失效会引发连锁反应，导致建筑物倒塌。每个关键元素都应该有一个或多个冗余副本，以便在第一个失败时接管关键负载。

为了降低未来发生爆炸的风险，该团队建议联邦政府在存在重大风险的新建筑中采用当前的抗震建筑细节。许多用于提高建筑物抗震能力的技术也提高了建筑物抵抗爆炸极端荷载的能力，并降低了爆炸后逐渐倒塌的可能性。这样做的成本从建筑总成本的1%到2%不等。这个额外的成本可以预期在高和低建设投标之间的正常差异。

虽然不可能在爆炸发生的直接区域避免所有损害，但可以采取措施减少对现有建筑物的潜在损害。考虑的策略包括重建或改造建筑物，增加建筑物与人行道和街边停车场之间的距离。

虽然改造现有的联邦建筑更加困难和昂贵，但有一些实际的步骤可以帮助最小化损失。例如，可以安装额外的结构墙，可以添加补充的支撑框架，现有的柱子可以用钢和混凝土包裹。

我现在想谈谈ASCE目前在这一领域正在进行的一些活动。作为一个主要由专业工程师组成的专业协会，ASCE在制作和出版技术文件以推进土木工程的艺术和科学方面有着悠久的历史。我们有超过15000名会员主要通过志愿提供他们的时间和专业知识，积极从事技术文件的制作。

除了之前提到的俄克拉荷马城爆炸案的报告，ASCE还出版了另外两本书:爆炸对建筑物的影响梅斯和史密斯在1995年发表的俄克拉荷马城爆炸案的教训由何曼和哈蒙德于1997年出版。

1997年，ASCE法证工程技术委员会举行了第一次大会，吸引了400多名与会者。会议上载有许多关于爆炸影响的论文，并举行了一次专题报告会，讨论减轻爆炸影响的建议。

ASCE最大的技术部门，结构工程研究所，在1991年创建了一个任务委员会，以产生一份报告，描述物理安全的结构设计的实践状态。本文档为遇到物理安全问题的结构工程师提供了方法指导和参考。该报告包含8章，与目前在物理安全的结构设计中实践的步骤平行。

最后，ASCE将于今年秋天与英国土木工程师学会(Institution of Civil Engineers)合作举办一个研讨会，目的是交流有关尽量减少恐怖活动影响的信息和知识。预计将讨论的主题包括设计、构造和操作技术。

目前，没有一个权威文件存在，以提供明确的指导工程师减轻爆炸的影响。虽然知识的主体正在增长，但只有通过制定、采用和使用协商一致的标准，我们才能实现减轻爆炸影响的统一办法。

实践工程师可能不太熟悉如何设计以减轻爆炸的影响，他们需要并想要一个强制性的共识标准，从而为他们提供满足客户需求的保证。

我们所有人面临的主要挑战是如何将这些知识有效地转化为普遍实践。我们现在必须采取措施，以确保现有的知识体系和未来的研究成果对未来的设计师和工程师来说是随时可用的。

做到这一点的最好方法之一是通过制定一个可以被所有实践工程师采纳和使用的国家共识标准。ASCE作为为土木工程专业制定标准的领导者，随时准备协助联邦政府制定这一急需的标准。

为了推动这一领域的发展，ASCE建议如下:

1.应制定一项国家自愿协商一致标准，供所有政府机构和私营部门公司参考和使用，以减轻爆炸的影响是一项关切事项。

2.应进行一项研究，收集和记录关于爆炸对结构的影响的已知和可用的信息。虽然大量信息存在于私营部门，但人们相信，大量知识存在于联邦机构，如国防部，它们应该被记录和共享。此外，这项工作应查明知识方面的差距，从而使未来的研究活动有针对性。

ASCE非常感谢这次作证的机会。我们期待与您更详细地讨论我们的建议。我的证词到此结束。我很乐意回答任何问题。