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  在五角大樓建設之前,美國戰爭部的主要辦公地點設在軍需大廈,該建築於第一次世界大戰期間興建在華盛頓特區憲法大街國家廣場上。戰爭部本是一個用以管理指揮美國軍隊的機構,但是其辦公地點除軍需大廈外,還零散分佈於華盛頓特區以及馬里蘭州和弗吉尼亞州等數個地點。1930年代末期,一座新的戰爭部大樓——哈里·S·杜魯門大樓興建於霧谷的C大街、第21大街處,但是新大樓在投入使用後,依然沒有滿足該部門日益龐大的辦公需求,後來杜魯門大樓被美國國務院入駐使用。  第二次世界大戰在歐洲爆發以後,美國戰爭部規模的迅速擴充與辦公條件的侷限性矛盾日益凸顯,時任戰爭部長的亨利·劉易斯·史汀生認為部門的迅速擴編和軍需大廈的擁擠程度已經無法滿足工作需要。  1941年5月史汀生向總統富蘭克林·羅斯福提出,戰爭部需要額外的更多辦公空間。1941年7月17日,在一次由來自弗吉尼亞州的國會議員組織的國會聽證會上,准將作為戰爭部的代表,遞交了一份關於興建新的戰爭部辦公建築的議案,提出了關於戰爭部辦公空間問題的“整體解決方案”,他指出需要興建新的辦公建築而不是繼續將辦公地點分配到更多的臨時建築中去。  雷博爾德的議案在五天之內就得到了國會的同意,戰爭部辦公大樓的建設提上日程,由布里恩·薩默維爾將軍負責制定計劃。  政府官員都一致認為新戰爭部要建設在跨過波托馬克河的阿靈頓縣境內,為了減少鋼材的使用量,建築高度不宜超過四層。這樣的要求意味著新的辦公大樓不需追求高度,卻要佔用很大的面積。可能建設新建築的位置包括毗鄰阿靈頓國家公墓的阿靈頓農場、已經廢棄使用的胡佛飛行場原址等處。  該建築的外部形狀因最初選址在阿靈頓農場建設而被限定為五邊形,然而富蘭克林·羅斯福總統最終決定將其修建在胡佛飛行場舊址處,因為總統不希望新的建築物阻礙了從華盛頓特區眺望阿靈頓國家公墓的視線。雖然建設地點發生了變化,但是卻保留了原來的設計,這主要是由於兩個原因,重新設計方案代價高昂和羅斯福總統對原有設計方案十分滿意。新建築的建設從阿靈頓農場的地形限制中解脫出來,因此把原有設計的五邊形微調成正五邊形。  7月28日,美國國會正式批准了關於在阿靈頓縣境內興建新的戰爭部辦公大樓的提案,這一新的辦公大樓將使該部的所有部門和分支機構集中到一處辦公。9月2日,羅斯福總統簽署同意了在胡佛飛行場舊址的興建計劃。  雖然這一興建計劃在1941年7月下旬就通過了相關的審批程式,布里恩·薩默維爾將軍還是選擇了曾經承建過位於華盛頓特區的華盛頓阿靈頓國家機場、傑斐遜紀念堂等大型工程的賓夕法尼亞州建築商約翰·麥克沙恩,以及建設了位於馬里蘭州貝塞斯達的美國國家海軍醫療中心的來自弗吉尼亞州的維斯承包公司(Wise Contracting Company)的多伊爾和羅素。  除了胡佛機場和其周邊的政府用地之外,興建五角大樓還花費220萬美元額外徵用了287英畝(合1.16平方公里)的土地。這裡原住有的都是處於社會最底層的貧苦市民,圍繞在弗吉尼亞州244號公路兩側分佈著當鋪、工廠和大約150個家庭以及其他建築物。為了建設五角大樓,這些建築統統被清理。隨後,300畝(合1.2平方公里)的土地被轉而用於阿靈頓國家公墓和邁爾堡(Fort Myer)的建設,287英畝(合1.16平方公里)的土地用於五角大樓的建設。  麥克沙恩和其他承包商於9月11日最後確定,五角大樓建設的合同總額為3110萬美元,而在同一天,五角大樓工程正式開工建設。在設計要求當中,薩默維爾要求建築結構應滿足地板高達每平方英尺150磅的承載負荷,並建設成為戰爭期間和戰後一段時間內的檔案記錄儲存設施 。由於五角大樓建設時正值第二次世界大戰期間,鋼鐵十分短缺,所以只有少量的鋼鐵供給用於五角大樓的建設,而與此相反,五角大樓的混凝土結構建設卻用掉了從波托馬克河河床內挖出的68萬噸沙子,因此,在五角大樓下游區域,波托馬克河形成的一個巨大的新潟湖。另外,由於減少鋼材的使用量,五角大樓內部的層與層之間更多的以修建坡道的方式連線,這樣就減少了電梯的安裝使用量。五角大樓採用了印第安納石灰石(Indiana limestone)作為外立面的裝修材料。  五角大樓的建築結構設計工作是與工程建設同步進行的,1941年10月初完成了初步的圖紙設計,而在1942年的6月1日才完成了絕大多數的設計工作。在建設時採用了許多與設計當中不同的材料,使建設工作超越了先前的設計。1941年12月7日,日本偷襲珍珠港,來自各方面的壓力迫使設計和建設工作大大提速。1942年4月1日,薩默維爾要求五角大樓在原有設計的基礎上新增加100萬平方英尺(合9.3公頃)的建築空間。4月11日,在貝格斯特羅姆因其他與五角大樓無關的設計酬金問題和政府發生分歧而辭職之後,美國建築師學會的會長戴維·韋特默(David J. Witmer)取代他成為了五角大樓工程新一任的總設計師。  五角大樓建設於波托馬克河的漫灘上,因而特殊的土壤條件給工程師提出的很大挑戰。整個建築地塊的海拔高度也不盡相同,介於10至40英尺(合3至12米)之間,所以修建了兩座巨大的擋土牆用以彌補海拔高度的差別,並打下樁基來處理土壤條件。全部工程耗時16個月,共耗資8300萬美元完成,其建築高度為77英尺(合23米),五個外立面每側長度為921英尺(合281米)。

  在1960年代後期,五角大樓成為了反對進行越南戰爭的抗議活動地點。1967年2月15日,一個名為“為了和平婦女罷工”(Women Strike for Peace)的組織,在國防部長羅伯特·麥克納馬拉出國訪問期間,組織了大約2500名婦女在五角大樓舉行了抗議示威活動。1967年5月,20名抗議者連續在參謀長聯席會議辦公室外靜坐示威,在持續了四天之後被逮捕。另一個較著名的事件是,1967年10月21日,大約35000名反戰人士在一個名為“結束越南戰爭全國動員委員會”(National Mobilization Committee to End the War in Vietnam)的組織動員下,在五角大樓聚集示威(歷史上被稱為“五角大樓行軍”,March on the Pentagon),並與大約2500名全副武裝計程車兵對峙。抗議活動過程中,一幅著名的攝影作品被流傳下來——喬治·哈里斯(George Harris)將一束康乃馨插到了士兵的槍管中。1972年5月19日,越南戰爭末期,美國極左翼組織“地下氣象員”在五角大樓第四層的女廁中安置了炸彈並引爆,並宣稱這一針對尼克松政府的襲擊行動是為了抗議美國轟炸北越首都河內。2007年3月17日,大約4000至15000名(來源不同的估算數字有很大差異)反戰人士從林肯紀念堂啟程,穿越華盛頓大道來到五角大樓北側停車場,以遊行示威的方式抗議美國政府的伊拉克政策,反對發動伊拉克戰爭。

  2001年9月11日,基地組織的五組恐怖分子劫持了客機,其中一組劫持了原定由華盛頓杜勒斯國際機場飛往洛杉磯國際機場的美國航空77號航班,恐怖分子駕駛飛機於美國東部時間上午9:37撞入了五角大樓西側,造成飛機上的64人全部罹難,五角大樓建築結構遭到嚴重破壞,在撞擊和隨後引發的大火中,部分建築結構發生了坍塌。因事件發生時五角大樓受撞擊區域正在進行結構整修,還未完全開放,所以傷亡人員較少,但是仍有125名五角大樓工作人員在襲擊中喪生。  該區域本可容納4500人辦公,而當時僅有800人因工作原因還在此處辦公。受撞擊區域正好面向直升機坪入口處,是最容易受到此類襲擊的部分。俄克拉何馬城爆炸案後,五角大樓該區域開始進行翻新加固改造,77號航班撞擊時,改造工程幾近完成。  這是五角大樓內唯一安裝了自動噴淋滅火系統的區域,重建過程中貫穿整個建築五層的豎向鋼樑有效地抵禦和緩解了爆炸的衝擊,使牆體倒塌的時間延緩了30分鐘——這足以讓數百人在貼近地面的有效高度內爬出,前往安全地帶。遭受飛機襲擊的區域安裝有2英寸厚,每塊價值2500英鎊的防爆窗,在飛機撞擊及隨後引起的火災中儲存完好。襲擊中安全門自動開啟,新建的逃生通道可以將人們疏散出去。 遭受襲擊後,承包商已經對受損的部分進行了翻新重建,這一計劃外的專案被命名“鳳凰計劃”(Phoenix Project)。2002年9月11日,鳳凰計劃工程完成,此後五角大樓還將進行長時間的加固和改造,工程持續至2010年,以便增強其抵禦爆炸等恐怖襲擊和其他災害事故的能力。  在五角大樓受損部分重建的時候,一個位於遭受客機撞擊部位的小型室內紀念館和教堂的建設也同時啟動。九一一恐怖襲擊事件五週年紀念日當天,184束紀念燈光從五角大樓中心的原爆點廣場射向天空,每一束燈光代表了一位在五角大樓遭受撞擊事件中不幸罹難的人。此外,每年的9月11日,遭受撞擊的一側立面外都會懸掛巨幅的美國國旗,而在夜間這一側立面則以藍色的燈光進行照射。襲擊發生後的2006年,興建了一個室外的紀念館——五角大樓紀念地(the Pentagon Memorial),紀念地面積2英畝(約8100平方米),在紀念地內根據罹難者的年齡(從3歲至71歲)設定有184座長椅,紀念地於2008年9月11日開始向公眾開放。
五角大樓(英語:The Pentagon)是美國國防部所在地,位於華盛頓特區西南方的維珍尼亞州阿靈頓縣。由於其特殊的職能,所以有時“五角大樓”一詞不僅僅代表這座建築本身,也常常用作美國國防部、甚至美國軍事當局的代名詞。