基于结构共振理论的建筑物拆除新思路
摘 要:随着城市化进程的加快和旧城改造和新区建设的需要,房屋拆迁在当今时代以及未来,必然是一个热门的话题。该文针对建筑物拆除过程中传统方法的不足,提出了利用共振器给旧建筑施加与结构体系自振频率相同的外荷载使其发生破坏的新技术以达到可持续发展战略的要求,并且共振拆除的建筑物倒塌后解体效果好,有利于实现资源的回收再利用,如此类绿色环保的拆除方式在今后必将成为主流。
关键词:共振 框架结构 自振频率 可持续
中图分类号:TD235 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)04(b)-0043-02
New ideas of dismantling the structure of buildings based on Resonance Theory
YANG Chen
College of civil engineering Shandong University of Science and Technology Shandong Qingdao 266510
Abstract:along with the city to speed up the process and the transformation of the old city and new construction of housing units in the modern era, and notHere, it is a hot topic. Aiming at the shortcomings of traditional methods of building demolition process, proposes the use of resonanceThe old building is to apply new technology self vibration frequency of the same external loads and structural system. The failure to achieve sustainable developmentDevelopment strategy of disintegration, good effect and resonance demolished buildings collapsed, is conducive to recovery and reuse the resources,Such green removing way in the future will become the mainstream.
Keywords:resonance frame structure vibration frequency sustainable
1 传统方法存在的问题
随着社会的不断发展,城市改造中需要拆除大量的废旧建筑物,建筑物的拆除已成为全球建筑行业和爆破界的焦点。由于目前城市高层建筑物结构类型多样,拆除方法也不尽相同,国内的相关技术有爆破法、人工拆除法、重力锤冲击破坏拆除法、切割拆除法、静态膨胀剂破碎法等,其中最常用要数爆破法,但由于如今爆破法的理论落后于经验,爆破工程设计不严密,技术不够完善,建筑物拆除过程中发生过很多危险事故。除了安全问题,爆破法还会有一系列的负面效应,诸如爆破飞石、超压气流、爆破噪声、爆破有害气体、塌落区占地空间大影响交通等问题。因此拆除爆破在有些国家很难获得批准,在日本拆除爆破受到来自民间和政府的抵制。
鉴于上述原因,寻求安全环保的建筑物拆除方式成为必要。本文提出了一种基于建筑结构振动理论,利用共振器拆除建筑物的方法。
2 共振的定义与运用
共振是物理学上的专业术语,对于一个振动系统,当外加策动力的频率与系统本身的自振频率相近或相同时,系统受迫振动的振幅将趋于最大值,这种现象叫做共振。美国发明家特斯拉曾将一个共振器夹在一根钢梁上,慢慢地,这根钢梁开始强烈颤抖并延伸至整座钢骨结构楼房,到最后连整个结构都开始吱吱作响。
共振现象被广泛应用于各个领域,比如共振法打桩,在修建桥梁时需要把管柱插入江底作为基础,如果使打桩机打击管柱的频率跟管柱的固有频率一致,管柱就会发生共振而激烈振动,使周围的泥沙松动,管柱就较容易克服泥沙的阻力下插到江底。同样,巧妙利用共振能给建筑物拆除带来优于以往拆除技术的总体效果。
3 共振拆除的原理与应用
现在大多数建筑物采用框架结构体系,下面用框架模型对共振拆除方法做具体分析。框架结构是一个空间受力体系。在框架结构中,梁、柱承担全部的荷载,框架间的填充墙只起围护和隔断作用,除承受自重荷载外,不起承重作用。结构设计时,为方便起见,常常忽略结构纵向和横向之间的空间联系,一般取出中间有代表性的一榀框架进行分析即可。
3.1 原理
建立建筑物的结构模型,运用结构动力学计算得到该结构的自振频率,在梁端和柱端选定的位置安装固定共振器,利用共振器给结构施加同频率的水平策动力,使结构达到共振以致破坏。当然这个共振频率应避开地面振动的卓越周期,否则会波及周边较大范围内其他重要物体的安全。用秋千作类比就是荡秋千的人可以重达两百磅,而帮助推秋千的是个弱小孩子,推力只有一磅。但是如果他推秋千的时间和秋千飞离他的时间正好重合,而且每次都施加一磅力,那么到最后非住手不可,否则坐秋千的人甚至会被甩到九霄云外。
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