上周，在与佛罗里达州迈阿密海滩同一片沙洲岛屿上的一个小镇，一栋12层海滨公寓楼发生致命倒塌事件，这引起了结构工程师和设计师对如何预防未来建筑物倒塌的担忧。
专家表示，在现代结构设计史上，这种计划外的倒塌事件十分罕见。但工程师和规划人员都渴望了解 6 月 24 日佛罗里达州瑟夫赛德 Champlain Towers South 倒塌事件的原因。迄今为止，已确认 16 人死亡，仍有 140 多人失踪。尚未出现对这场灾难的直接解释。专家们推测可能是结构损坏以及钢筋混凝土建筑地基或稳定钢筋的可能腐蚀。
结构工程师的目标是设计能够承受来自重力和天气等力和危险的建筑。工程师们经常更新设计实践，通常是为了应对技术的进步或从失败中获得的宝贵经验。然而，美国几乎所有的建筑存量都不是新设计的。例如，Champlain Towers South 建于 1981 年。这些建筑物可能面临设计师们未曾预料到的荷载和其他威胁，包括与气候变化相关的威胁。
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在救援行动结束以及可能对瑟夫赛德倒塌事件原因进行多项调查之前，结构工程师、领导者和政策制定者可能不得不等待有用的见解，以了解如何修改设计和建筑规范，以防止未来发生类似的悲剧。
为了更多地了解 Champlain Towers South 灾难对建筑设计师的长期意义，《大众科学》采访了结构工程师 本杰明·W·谢弗，他是约翰·霍普金斯大学土木与系统工程学教授，以及 拉尔夫·S·奥康纳可持续能源研究所 所长。
[以下是采访的编辑稿。]
结构工程师对 Champlain Towers South 的倒塌有何反应？
建筑物不会经常倒塌，该领域非常重视在发生倒塌事件时进行学习的需求，特别是对于那些并非仅仅是因为我们没有考虑到某些明显的、大型的外部诱发事件而发生的倒塌。20世纪70年代末和80年代初发生的倒塌事件，包括 肯珀体育馆屋顶倒塌事件 和 凯悦酒店空中走廊倒塌事件，这两起事件都发生在密苏里州堪萨斯城，促使该领域质疑其设计流程，并促成了建筑施工和我们如何利用计算机结构分析方面的改进。当发生地震时，我们有试图查明事件真相并随后改变我们领域的历史。佛罗里达州最近发生的这次倒塌事件令人不安之处在于，即使是关于哪里出了问题的早期推测，也没有为我们提供很多关于我们需要做出哪些不同之处的线索。如果这只是一个腐蚀问题，那么，天哪，美国存在腐蚀问题的建筑物数量就太高了。如果这是一个地基问题，那么也许我们可以找出更详细的原因，然后再从那里开始。在 1981 年完成 Champlain Towers South 设计时，可能有很多不确定性没有被考虑在内。
建筑物立柱、钢筋或钢筋混凝土的潜在腐蚀是否有可能受到密切检查？
百分之百。这是一栋老旧的混凝土建筑，暴露在海盐环境中，听起来像是发生了很多洪水。过多的腐蚀最终会导致建筑物倒塌。但你仍然会想，“为什么是现在？为什么是今天？” 腐蚀是一个缓慢而持久的过程。当然，总有一天会发展到无法挽回的地步。但人们会想，“是否还有其他诱发因素？”
救援、恢复和其他后续行动在这个地点可能会有多么重要？
即使没有涉及到人类悲剧，仅仅是这些废墟本身也会成为一个重大的、需要数月才能解决的问题。因此，即使不试图了解倒塌的原因——仅仅是试图恢复原状，这都是一个非常复杂的项目。
随着美国建筑存量的持续老化，我们是否可能会看到像瑟夫赛德大楼倒塌事件的数量和严重程度有所上升？
我们不能忽视我们的基础设施，我们需要对其进行投资。专家们已经告诉我们 40 年了。田纳西州孟菲斯和阿肯色州之间 40 号州际公路上的一座主要桥梁，在梁中发现巨大裂缝后，不得不于上个月关闭。这些例子将会越来越频繁地出现。它们并非全部都是我们忽视基础设施的结果，但其中很多是。气候变化也无济于事。我们的基础设施大部分已经到位并已开发，我们需要继续投资于该开发。
在某种程度上，我们也处于未知的领域，因为我们看到建筑物面临着我们没有预料到的需求，无论是气候变化引起的每年一次的洪水，而我们本以为不会发生洪水，还是更频繁的更高速的风暴。建筑物“居住”在我们居住的环境中。我们根据该环境设计它们。
但是，对于一个以前从未出现过高雪荷载的地区，突然之间，一个冬天，南方出现了一场通常在波士顿才会遇到的暴风雪，你该怎么办？我们根据历史记录为屋顶设计抗雪能力，但这些罕见事件不再那么罕见了。我们有 更大的飓风。我们有更长的热浪。对于我们结构工程师来说，跟上这些不断变化的需求是一项挑战。
归根结底，重力仍然是重力。如今，我们可以在理解建筑物上的基本力方面变得更加精确。而且，与过去几十年相比，我们现在可以更精确地追踪在某些东西开始失效后会发生什么。但我们需要对需求有良好的估计。
过去哪些类型的事件和失败导致了现代建筑设计方面的变化？
其中很多都是地震。1994 年的北岭地震[加利福尼亚州]改变了很多关于我们如何在易发地震的美国地区和世界各地设计建筑物的想法。1968 年在[英国]，一位居民的燃气灶爆炸摧毁了一栋名为 罗南点 的 22 层建筑，造成 4 人死亡。该事件标志着人们越来越关注对建筑物倒塌的担忧。2017 年，伦敦的 格伦费尔大厦火灾 蔓延到建筑物的外立面，然后蔓延到整栋建筑物。这正在对应该允许在外立面设计中使用的材料产生重大影响。这就是为什么我认为人们对佛罗里达州瑟夫赛德的这次特殊倒塌事件如此感兴趣，因为我们还不了解它。
像这样的大型建筑物倒塌事件是如何进行调查的？
调查人员将收集原始设计的所有计算和图纸。然后，他们可以尝试将这些与最终施工记录以及沿途可能发生的变化进行比较。然后，他们将评估倒塌时建筑物的实际状况。这可能涉及采集建筑物残骸的样本并进行测试，以确定倒塌前混凝土和钢筋的强度。人们对 Champlain Towers South 大楼底部的立柱状况进行了大量猜测，因此在这种情况下，他们将尽一切努力尝试了解初始状况，以及腐蚀和退化的程度。然后，调查人员可能会对建筑物进行现代计算机模拟，以查看它在当时的规范下能够多好地承受施加在其上的需求。但更重要的是，他们将根据当前的规范检查建筑物，以便他们了解我们今天期望的<0xC2><0xA0>性能。这将初步了解建筑物从现代的角度来看，是否有一些意外的或关键的设计缺陷导致其接近失效。在那之后，他们将根据他们收集的所有信息制定情景，以提出他们认为与失效一致的合理情景。然后，他们将尝试模拟和理解——包括可能进行一些测试——这些情景是否有可能发生。
有些城市是否正朝着类似 金·斯坦利·罗宾逊的《纽约 2140》 中描绘的建筑环境发展？这部科幻小说描述了气候灾难后的纽约曼哈顿，居民住在地基经过高度防水处理的摩天大楼中，并在不断被洪水淹没的街道网格中乘坐船只通勤。
他提出的适应水平本质上是，我们可以保留我们所有的建筑基础设施，并通过扩展当前用于修复突然暴露于持续盐水的混凝土的技术，神奇地保护其底部。这可能是不现实的。我们的大部分基础设施都在地下。变成水下基础设施的地下基础设施是无法使用的。人们不会住在没有电力、自来水和污水服务的建筑物中。
在当今结构工程师的职业生涯中，将会发生大量的建筑物和基础设施改造。至少一些高财富地区将被淹没，然后迁移，因为他们有资金这样做。问题是我们将如何处理人口中心大规模迁移的不公平现象，这些人口中心本身已经存在巨大的不公平现象。