当我还是建筑系学生时，一位老师告诉我：“我们从倒塌的建筑中学到的东西比从屹立不倒的建筑中学到的更多。”他的意思是，建筑既是经验的产物，也是理论的产物。尽管结构设计遵循既定的公式，但建筑的实际性能却因时间的流逝、用户行为、自然元素以及非自然事件而变得复杂。所有这些都难以模拟。例如，只有选定的建筑构件会在炉子中进行防火测试，或者在振动平台上进行抗震分析。同样，只有外墙模型会进行压力喷洒以测试其抵御暴雨的能力。建筑，不像汽车，不能进行碰撞测试。
联邦应急管理局和美国土木工程师协会关于世界贸易中心倒塌的第一份调查报告于去年五月发布。令人失望的是，为期六个月的调查没有得出结论。它没有揭示任何设计缺陷，也没有任何“被认为是低于标准的具体结构特征”，也没有就如何保护高层建筑提出任何明确的建议。这样的建议将会出炉。美国国家标准与技术研究院正在启动一项为期两年、耗资1600万美元的世贸双子塔倒塌研究，该研究将解决三个紧迫问题：当前的测试标准和建筑规范是否足以抵御灾难性火灾；建筑规范是否充分考虑了工程师所称的渐进式倒塌，即导致极快倒塌的连锁反应（就世界贸易中心双子塔而言，大约10秒）；以及如何使现有建筑更能抵御恐怖袭击。
灾后调查司空见惯。这不是为了推卸责任——尽管一些政客和受害者家属对此有呼吁——而是为了了解哪些有效，哪些无效。这不一定意味着犯了错误或偷工减料。建筑故障导致实践改变是正常的。灾难性火灾后，规范经常被重新修订。1911年三角衬衫厂火灾，造成146名女工丧生，导致纽约市消防调查局的成立。而且及时。第二年，纽约130英尺高的公平大楼，当时被认为是防火的，遭受了如此严重的损坏，以至于整个结构不得不被拆除。它也留下了一个重要的遗产——认识到高层建筑必须以不同的方式设计和建造。随着建筑继续冲向云霄，批评者对它们易受火灾影响的担忧越来越大。尽管高层建筑确实发生过火灾，但在世界贸易中心袭击之前，没有任何高层火灾导致整个建筑的实际结构倒塌。即使在1970年，曼哈顿下城一栋50层高的办公大楼“纽约广场1号”发生火灾，也只影响了两层楼。然而，像以前的其他火灾一样，也有经验教训要吸取，有规范要修改。那场大火令人难忘地揭示了热敏电梯呼叫按钮的缺点。33楼燃烧产生的热量召来了一部电梯，当门打开时，毫无戒心的乘客突然暴露在强烈的热量和火焰中。两人死亡。热敏呼叫按钮此后不久就被停用。1988年，一场大火烧毁了洛杉矶市中心一栋62层办公大楼的四层楼，但只有一人死亡。随后，该市通过了一项市政法令，要求所有75英尺以上的高层建筑安装洒水器、水泵和立管。最严重的高层火灾发生在1991年，当时火焰失控燃烧了19个多小时，烧毁了费城一栋38层办公大楼的八层楼。那场火灾最终被自动洒水器扑灭，这些洒水器显然是由其中一名上层租户安装的。这一事件强调了洒水器的价值，随后该市建筑规范也要求安装洒水器。
世界贸易中心倒塌的第一个重要教训是，高层建筑能够承受大型喷气式客机的撞击。双子塔的每一侧都有59根周向柱支撑。尽管每栋建筑中约有30根延伸四到六层楼的柱子在撞击中被摧毁，但最初两座塔楼都屹立不倒。飞机以前也曾撞击过纽约的摩天大楼。1945年，一架陆军航空队B-25米切尔轰炸机在雾中迷失方向，撞上了帝国大厦的78层和79层，造成11名住户死亡，并引发了一场烧毁两层楼的火灾。然而，没有整体结构损坏，消防员在40分钟内扑灭了火灾。死亡人数少和损坏相对轻微，主要是因为碰撞发生在周六上午，当时楼内人不多。撞击地点上方的楼层大部分空置，因此可燃物很少，无法助长火势。此外，B-25是一种小型飞机，满载时重14吨，巡航速度为每小时230英里。波音767的最大起飞重量为198吨，而撞击世界贸易中心南塔的飞机时速约为590英里。双子塔在1960年代后期建造时，是首批专门设计用于承受飞机撞击的摩天大楼之一。波音767略大于波音707，后者当时是大型商用飞机的标准，重168吨，但这种差异在误差范围内。
北塔屹立了1小时43分钟，南塔屹立了将近一小时。由于建筑的坚固性以及工程师所说的结构的冗余性，双子塔的大多数住户都有足够的时间逃生。根据联邦应急管理局的数据，几乎所有在撞击区域下方的人都能够安全撤离大楼。这是第二个教训：即使是80或90层楼高的紧急情况下，高层建筑也能迅速疏散。紧急消防楼梯和消防演习的结合是有效的。然而，没有理由自满。世贸中心建筑群的白天总人口约为58,000人，但由于袭击发生在清晨，双子塔内的居住人数可能远低于这个数字。根据一些估计，当第一架飞机在早上8:46撞击时，两座建筑中可能只有14,000人。两座塔楼的疏散立即开始。尽管人们被告知可以返回尚未受损的南塔，但许多人明智地无视了这一建议。当17分钟后它被撞击时，那座建筑中可能只有2,000人。如果袭击发生在一天中的晚些时候，或者同时发生，疏散会更加困难，伤亡人数也会更多。
即便如此，死亡人数仍令人震惊。除了421名消防员、警察和其他应急人员以及157名喷气式客机机组人员和乘客外，还有2,245人丧生。大多数伤亡人员在双子塔工作——北塔超过1,400人，南塔超过600人。这些人中约70%在高层工作，但据估计，北塔有800人，南塔有300人在最初的撞击中幸存下来，并被困在撞击区域内或上方。他们为什么无法逃脱？每座塔楼都有三组消防楼梯（两组44英寸宽，一组56英寸宽），都集中在建筑中央的服务核心区，该核心区还包含电梯、通风井和卫生间。高层建筑一直以来都采用集中式核心设计，这为结构支撑和支撑提供了便利的位置。这种设计将机械功能隐藏在建筑最不理想的部分，并将靠近窗户的周边留给人类使用。垂直竖井——楼梯、管道和电梯——在火灾中往往起到烟囱的作用，必须受到特殊保护。尽管世界贸易中心塔楼的核心区是由间距紧密、巨大的钢柱和横梁建造的，但消防楼梯本身仅由附着在金属龙骨上的石膏板包裹：外层两层5/8英寸厚的石膏板，内层一层。这样的结构可以抵御火灾两个小时，但即使是锤击也几乎无法抵抗，更不用说9月11日袭击它的碎石洪流了。消防楼梯的失效几乎是彻底的。北塔的所有三组楼梯，以及南塔三组楼梯中的两组，都完全被毁。南塔只有18人设法从撞击区以上的楼层逃生（悲剧的是，有些人利用幸存的楼梯向上爬，认为安全在于远离火源的上层）。无法得知撞击后塔楼受损楼层的破坏程度，但很容易得出结论，更坚固的、钢筋混凝土的紧急楼梯，彼此相距遥远而不是集中在一起，会更有效。很可能，新的高层建筑消防楼梯设计规范将由此经验产生。钢筋混凝土比石膏坚韧得多，但它不是防火的。火灾的热量会使混凝土脱水，最终崩塌。世界贸易中心塔楼撞击区内的热量非常强烈。每架喷气式客机载有约10,000加仑燃油，比半容量少2,000加仑。燃油产生了巨大的火球，但它可能在几分钟内完全烧尽——不足以削弱结构，但足以同时点燃几层楼的整个办公区。如果洒水系统正常工作，这种大火也会完全压倒它，但供水管线在撞击中被切断。联邦应急管理局估计，温度高达2,000华氏度，在高峰期，整个火灾产生了三到五千兆瓦的能量。即使温度较低——在1,200°F到1,300°F之间，如一些专家所信——持续的热量对结构的影响也是毁灭性的。当温差仅为300°F时，钢材就开始软化和弯曲。持续暴露在1,200°F的温度下，钢材会损失约一半的强度。一旦支撑楼层的桁架失效，依赖楼层进行横向支撑的外墙就会弯曲。这使得火灾上方塔楼上部的全部重量压在下层楼板上，从而开始了一个渐进式倒塌的过程，一层接一层地倒塌。
但是钢材不是防火的吗？建筑规范要求一层不燃材料将钢材与火灾的热量隔绝一段时间，以保持其结构完整性足够长，以便建筑物可以疏散。这就是为什么防火保护以小时为单位进行评级：两小时、三小时等等。直到1960年代，结构钢都包裹在浇筑混凝土或砖块中，它们的重质量吸收热量并通过脱水散发热量。由于这种防火保护的重量显著增加了高层建筑的成本，因此开发了轻质替代品，最常见的是矿物纤维喷涂涂层。世界贸易中心塔楼的结构钢最初用喷涂石棉进行防火保护，后来被清除并替换为3/4英寸厚的无机纤维涂层。这种涂层正在增厚至1 1/2英寸（南塔撞击区并非所有楼层都有这种增强的防火保护）。
在世界贸易中心，喷涂式防火保护在某些建筑中是有效的。世贸中心7号楼（一栋47层高楼）因倒塌塔楼的碎片和热量而引发火灾。当时，该区域的所有地下基础设施都被摧毁，没有水可用于灭火，因此，由发电站柴油燃料助长的火灾失控蔓延。然而，该建筑在七小时后才倒塌，无人丧生。另一方面，联邦应急管理局得出结论，双子塔中大部分喷涂式防火保护可能因飞机猛烈的撞击和飞溅的碎片而脱落，使钢结构暴露在外，易受攻击。毫无疑问，现在是时候对喷涂式防火保护的实际性能进行长期而认真的审视了。如果无法开发出更有效的涂层，也许我们应该回归更重型的建筑方法。
在研究喷涂涂层是否需要被更重的材料替代之前，必须重新考虑用于评估防火耐久性等级的标准化火灾测试。“目前的测试标准是基于国家标准与技术研究院在1920年代开展的工作，”该研究院院长小阿登·L·贝门特告诉一个国会委员会。“它们不能代表现代建筑中真实的火灾危险。”耐火等级衡量单个建筑构件在火灾中的表现，但它们不评估整个结构系统（包括关键连接）的表现。虽然将高层建筑测试到毁坏的地步永远不切实际，但需要更精密的测试。很可能将使用预测性计算机模型来模拟整个建筑在不同类型火灾中的表现。从长远来看，认识到火灾，尤其是在高层建筑中，是一种动态设计条件，就像风和地震一样，可能是世界贸易中心倒塌最重要的工程教训。
在第一架喷气式客机撞入世贸中心北塔不到一小时后，一架波音757撞上了五角大楼。据估计，五角大楼死亡人数不超过140人，而北塔有超过1,400名住户丧生。五角大楼的规模并不小。实际上，它容纳了约25,000名办公人员，而北塔估计有20,000人；其面积为660万平方英尺，而北塔为470万平方英尺。五角大楼建于1940年代，是钢筋混凝土承重墙结构。它的质量在吸收飞机撞击方面比世界贸易中心塔楼的轻质钢结构更成功。此外，被飞机撞击的部分最近进行了翻新，并安装了多项安全措施：加固的墙壁、防爆窗、新的洒水系统、管道中的防火阀，以及在撞击后立即关闭的手风琴式防火门。这些改进有助于保护住户，加快疏散，并减缓火势蔓延。该建筑不到五分之一的部分遭受严重结构损坏并不得不拆除，另有五分之一的部分受到水和烟雾影响；其余部分完好无损。总而言之，一架喷气式客机撞击五角大楼，造成不到140人死亡，并使约250万平方英尺的办公空间无法使用；而在世界贸易中心塔楼，两架喷气式客机撞击造成超过2,200名平民和421名救援人员死亡，并造成如此巨大的附带损害，以至于约3,000万平方英尺的办公空间无法使用。
即使考虑到撞击五角大楼的飞机速度较慢（345英里/小时），这两种情况下的损害也完全不成比例。当然，五角大楼周围并非城市，而是停车场。而且它是一栋非常低的建筑——五层楼，而不是110层。我读过的所有关于世界贸易中心倒塌的工程评估，包括联邦应急管理局的报告，都将世界贸易中心塔楼的极高高度视为理所当然。但正如它们的极高高度使塔楼成为标志——和目标——我们无法回避的事实是，被撞击后，这也是它们的主要弱点。一旦建筑达到一百层，建筑材料的重量就成为一个关键因素，并且有使建筑尽可能轻的趋势。如果紧急系统——楼梯、水管、电梯、电话线——像高层建筑中通常那样集中在一个紧凑的核心区，那么核心区的损坏意味着所有系统的损坏。在高层建筑中，如果消防楼梯被毁，人们就根本无法逃生，消防员也无法到达火场。一旦结构因火灾的高温而严重削弱，整个建筑——而不仅仅是其中一部分——注定会倒塌。我们无法阻止坏人做坏事，但当坏事发生在高层建筑上时，情况会迅速变得绝望——对于住户、消防员和相邻建筑而言——其严重程度比低层建筑要差一个数量级。
在一次关于商业地产开发未来的小组讨论中，我曾被问到，鉴于我们从世界贸易中心倒塌中学到的教训，高层建筑应该如何设计。我的回答是：“更矮。”幸运的是，提问的听众没有追问：“矮多少？”那样会让我左右为难。
一方面，高层建筑何时变得不安全这个问题很容易回答。目前使用的普通高空消防梯高度为100英尺，大约可以到达10楼，因此10层以下的建筑火灾可以从外部扑灭；如有必要，也可以从外部进入和疏散。在高于这个高度的建筑物中灭火和疏散人员——无论是20层、50层还是100层——都依赖于消防楼梯。（尽管一些城市使用电梯进行紧急救援，但纽约消防员认为它们危险，只使用楼梯。）建筑物越高，消防员携带沉重设备爬到火灾现场所需的时间就越长。在9月11日之前，人们认为在极不可能的情况下，如果火灾上方的楼层人员被切断逃生通道，他们只会等待火灾扑灭，最多几个小时。9月11日之后，很难如此乐观。因此，对于“高层建筑的安全高度是多少？”这个问题的简单答案是“低于10层”。
取消高层建筑是一个激进的提议，但并非不切实际。华盛顿特区自1910年以来一直有高度限制，当时国会规定建筑物的高度不得超过街道宽度加上20英尺。因此，面向大道（通常宽110英尺）的建筑物高度不得超过130英尺——大约12层。华盛顿特区拥有蓬勃发展的办公市场，租金与其他拥有高层办公楼的市中心相当，因此很难说高度限制对商业地产产生了负面影响。开发商已经根据游戏规则调整了他们的计划。无论如何，高层建筑并没有什么本质上更高的效率。事实上，可以争辩说，在某些方面，非常高的建筑物是低效的。它们不仅建造成本更高，而且像世贸中心塔楼那样高的建筑物中，每层楼有超过三分之一的空间用于服务核心。在12层高的建筑物中，电梯更少，消防楼梯更少，服务管道更小，核心区占用的面积不到一半。那么，为什么城市不实行更低的高度限制呢？一栋60层的办公楼的可出租空间并非是10层建筑的六倍——核心区更大，需要的退进距离也比低层建筑更大，但高层建筑可能拥有四倍的空间。在所有条件相同的情况下，这样的建筑将产生四倍的收入和四倍的房地产税。由于大多数城市已经失去了其工业和制造业功能，商业市中心已成为税收的主要贡献者。削减建筑高度将意味着削减城市预算。
尽管如此，如果公众要求，城市也会硬着头皮实行高度限制。但根据9月11日以来对纽约人态度的最新民意调查，对乘坐地铁感到不安的人远多于进入摩天大楼的人。我曾与建筑师和开发商讨论过在高层建筑中工作或生活的感知风险。大家一致认为，许多人对居住在西尔斯大厦或帝国大厦等著名地标性建筑的上层感到紧张，也没有人认真建议重建世贸中心双子塔。但我没有发现任何开发商因为认为人们不会入住而搁置30至60层的高层项目，也没有发现任何建筑师在设计摩天大楼时进行根本性的改变。也许最能证明没什么大变化的证据是最近公布的世贸中心7号楼的替代设计：它有52层，实际上比其前身更高。
世界贸易中心倒塌最重要的教训不是我们应该停止建造高层建筑，而是我们错误地估计了它们的成本。当我们低估了以每小时70英里的速度在高速公路上驾驶钢制盒子的成本时，我们也犯了同样的错误。安全带、安全气囊、子午线轮胎和防抱死制动器用了许多年才普及。起初，汽车的速度太慢，不值得关注。后来，制造商抵制这些昂贵的设备，声称消费者不会为安全买单。现在我们愿意了——心甘情愿。
恐怖分子下一次袭击可能有着完全不同的目标，而且不可能将所有现有建筑物都加固以抵御其威胁。另一方面，如果得出我们没有从世界贸易中心倒塌中学到重要教训的结论，那将是一个错误。建筑师和工程师必须更加关注高层建筑的防火保护，将其视为设计问题而非规范要求。关于如何使高层建筑更安全，已经有许多建议：消防出口增加冗余，更坚固的消防楼梯，额外的紧急楼梯，专门供消防员使用的加固电梯，更重的建造技术等等。这些措施无疑会增加建造高层建筑的成本，也可能会让人们在建造极高建筑之前三思。这并非坏事。WTC大楼倒塌的详细摘要可在www.house.gov/science/hot/wtc/wtcreport.htm查阅。阅读阿登·贝门特（Arden Bement Jr.）的国会声明《从9/11中学习：理解世界贸易中心倒塌》：www.nist.gov/testimony/2002/abwtc.html。有关各种工程方法的概述，请参阅《世界贸易中心为何倒塌？科学、工程与推测》：www.tms.org/pubs/journals/JOM/0112/Eagar/Eagar-0112.html。NOVA的“塔楼为何倒塌”是一次关于9/11影响的互动在线之旅：www.pbs.org/wgbh/nova/wtc。
