專利名稱：鋼筋砼及砌體結(jié)構(gòu)房屋預(yù)應(yīng)力拆除法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑物的拆除與解體技術(shù)，特別是一種關(guān)于鋼筋混凝土及砌體結(jié)構(gòu)房屋的預(yù)應(yīng)力拆除技術(shù)。
當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外建筑物的拆除與解體技術(shù)的主要方法有1．機(jī)械拆除法，如采用重錘撞擊、各種吊車吊拆、鋼絲繩拉倒等方法。施工中，有振動(dòng)、噪聲、粉塵和煙氣，對(duì)場(chǎng)地也有一定要求；2．動(dòng)力爆破拆除法有結(jié)構(gòu)物承重構(gòu)件上密打炮眼，采用瞬間同時(shí)引爆或微差引爆，快速炸毀結(jié)構(gòu)物，并可做到定向倒塌。但會(huì)產(chǎn)生很大的轟鳴聲與振動(dòng)波，同時(shí)，碎塊飛出，塵煙彌漫，甚至炸傷行人；3．靜膨脹壓力破碎拆除法在結(jié)構(gòu)物上密打孔眼，填塞膨脹破碎劑，一般經(jīng)半小時(shí)至五小時(shí)膨脹，對(duì)孔壁產(chǎn)生徑向壓力和環(huán)向壓力，使結(jié)構(gòu)物開裂、解體，該法無(wú)噪聲，無(wú)振動(dòng)，但對(duì)受有壓力的結(jié)構(gòu)的開裂破碎難度大，且費(fèi)用高；4．熱熔切割拆除法通過溫度高達(dá)3000℃左右的火焰，熔斷鋼筋砼，施工速度快，效率高。但防火問題非常突出，使結(jié)構(gòu)整體倒塌有較大難度和危險(xiǎn)性；5．人力結(jié)合器械拆除法該法費(fèi)用低，拆后建筑材料利用率高，但工期長(zhǎng)，工人工作條件與勞動(dòng)環(huán)境差，且危險(xiǎn)性大；6．采用高壓水龍，激光等其他的一些特殊拆除法，但國(guó)內(nèi)未見應(yīng)用實(shí)例。在我國(guó)，現(xiàn)在普遍使用的方法是機(jī)械化程度很低的人工拆除法，其次是動(dòng)力爆破等其它方法。
本發(fā)明的目的在于給出一種根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，利用預(yù)應(yīng)力成套技術(shù)，對(duì)鋼筋砼及砌體結(jié)構(gòu)房屋的主要承重構(gòu)件-柱(墻)施加水平作用力，使之折斷、塌落，以導(dǎo)致結(jié)構(gòu)迅速被解體的方法。
由于建筑物結(jié)構(gòu)一般由主要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件柱、梁、板等組成。重力載荷的一般傳力路徑為板→梁→柱→基礎(chǔ)。其中，柱在板、梁、柱中是最主要的結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件。因此，柱的失效往往會(huì)引起梁、板的相繼失效，造成建筑物結(jié)構(gòu)倒塌。本發(fā)明在建筑物結(jié)構(gòu)中選取若干根柱作為被折斷柱。并且，為使柱失效，可選取與其鄰近的柱作為反力柱，根據(jù)鋼筋混凝土抗拉強(qiáng)度低的特點(diǎn)，對(duì)被折斷柱柱中施加水平作用力。由于柱被折斷后，梁的跨度一般增加約一倍，由原兩跨梁變成一跨梁。這樣，原框架梁內(nèi)支座負(fù)彎矩在折柱后轉(zhuǎn)變成數(shù)值成倍增加的正彎矩；原框架梁邊支座負(fù)彎矩也成倍增加。梁上彎矩曲線a逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榍€c。梁內(nèi)支座截面首先因過大的正彎矩作用開裂破壞，之后梁上彎矩曲線c就隨之旋即轉(zhuǎn)變成曲線d，這時(shí)框架梁內(nèi)支座與邊支座間的梁段如同懸臂梁，邊支座截面很快因受較大負(fù)彎矩而開裂。由于這些截面都失效了，梁也就被折斷了。建筑物結(jié)構(gòu)在其主要受力構(gòu)件-柱、梁相繼失效后，整個(gè)結(jié)構(gòu)也就隨即全部塌落了。
對(duì)砌體結(jié)構(gòu)房屋的拆除，可以選取若干片墻作為被拆除墻，以其鄰近的墻作為反力墻，對(duì)被拆除墻施加水平作用力，將其拆塌，從而，使整個(gè)砌體結(jié)構(gòu)坍塌。
本發(fā)明所述預(yù)應(yīng)力拆除法能在短時(shí)間內(nèi)，利用成套預(yù)應(yīng)力技術(shù)設(shè)備，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件柱、墻等產(chǎn)生超強(qiáng)靜力，并將這些構(gòu)件折斷，使房屋倒塌。它既能適用于房屋整體結(jié)構(gòu)或局部結(jié)構(gòu)的解體，也能適用于拆除房屋結(jié)構(gòu)改造后那些不再需要的承重構(gòu)件，如鋼筋混凝土或砌體的柱、墻、梁等。拆塌后的原結(jié)構(gòu)一般被分解成段節(jié)狀，如板塊、梁段、柱段等，對(duì)較長(zhǎng)的構(gòu)件段，還可進(jìn)行二次乃至三次折斷。最后，可利用起重設(shè)備迅速移除這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件段。顯然，清運(yùn)工作要比其它拆除法方便。在房屋整體拆塌時(shí)，若選定不同的拆柱順序，還可使房屋朝特定的方向倒塌。另外，為控制整個(gè)拆除過程，尚可在被拆斷柱上設(shè)置結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)器件，并將測(cè)試儀連同千斤頂加壓控制油泵設(shè)在房屋以外的安全區(qū)域，以保證施工過程的安全?？傊?，本發(fā)明具有強(qiáng)靜力，無(wú)振動(dòng)，無(wú)噪聲，少粉塵，遠(yuǎn)距離遙控和快速定向的特點(diǎn)。采用該技術(shù)后，不但能有效提高結(jié)構(gòu)拆除的工作效率，節(jié)約勞動(dòng)力，而且，能改善工人在拆除房屋施工過程中的工作條件及增強(qiáng)安全性。根據(jù)對(duì)目前鋼筋混凝土房屋拆除市場(chǎng)的調(diào)查與分析，預(yù)應(yīng)力拆除技術(shù)所需工期約為人力拆除法的1/5，而費(fèi)用相當(dāng)約300元/m3。動(dòng)力爆破和靜力膨脹破碎拆除法約為500元/m3，是預(yù)應(yīng)力拆除法的1.7倍。假定以每年推廣應(yīng)用100萬(wàn)m3計(jì)，則可為國(guó)家節(jié)省2億元人民幣。隨著該項(xiàng)技術(shù)在逐步推廣應(yīng)用過程中的不斷完善，必然還將產(chǎn)生更加顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
附

圖1為本發(fā)明建筑物結(jié)構(gòu)柱被折斷示意圖。其中曲線a為折柱前原框架梁上的彎矩分布圖；曲線b為水平力F作用下柱上所受彎矩分布圖。圖中小圓圈表示梁、柱控制截面處鋼筋切斷點(diǎn)位置。
附圖2為附圖1中A-A截面折柱施力圖。
附圖3為折柱后原框架梁彎矩轉(zhuǎn)變圖。其中曲線c為折柱后梁上彎矩分布圖；曲線d為梁內(nèi)支座截面開裂后梁上彎矩分布圖。
附圖4為柱、梁相繼折斷結(jié)構(gòu)塌落示意圖。
附圖5為房屋拆塌后較長(zhǎng)構(gòu)件段二次折斷示意圖。
附圖6為單跨多層結(jié)構(gòu)房屋拆除的平面圖。
附圖7為單跨多層結(jié)構(gòu)房屋拆除的立體圖。
附圖8為雙跨多層結(jié)構(gòu)房屋拆除的平面圖。
附圖9為雙跨多層結(jié)構(gòu)房屋拆除的立體圖。
附圖10為多跨多層結(jié)構(gòu)房屋拆除的平面圖。
附圖6-10中空心箭頭表示結(jié)構(gòu)解體方向，實(shí)心箭頭表示結(jié)構(gòu)作用力方向。
附圖11為墻體拆除示意左視圖。
附圖12為墻體拆除示意右視圖。
本發(fā)明可按下述方案進(jìn)一步實(shí)施為減小施加于建筑物結(jié)構(gòu)柱上的作用力，在對(duì)需要被折斷柱施加水平作用力F之前，先將被折斷柱的柱中、柱頂、柱底彎矩較大的控制截面處拉區(qū)受力主筋切斷，以大大減小這些控制截面的抵抗彎矩，使被折斷柱能在較小的水平力作用下迅速開裂，折斷；同時(shí)為使原框架梁能在柱被折斷后在結(jié)構(gòu)重力荷載G作用下迅速相繼折斷，可在折柱前，將原框架梁內(nèi)支座的下部縱筋和邊支座的上部縱筋也預(yù)先切斷，其中邊支座上部縱筋切斷點(diǎn)應(yīng)選在折柱前原框架梁彎矩約等于零的截面處。切斷控制截面處的受拉鋼筋的目的是使這些截面的最大低抗彎矩Mu降為該截面的無(wú)拉筋開裂彎矩Mcr，即Mu=Mcr；也就是說(shuō)，截面一旦開裂，就很快失效。柱筋切斷將使折斷柱水平力F大為減小，使折柱工作變得容易。梁筋切斷使結(jié)構(gòu)在柱折斷后能發(fā)生連續(xù)倒塌。
為了能將建筑物結(jié)構(gòu)柱折斷，可在被折斷柱與反力柱兩側(cè)設(shè)置反力梁(4)，由預(yù)應(yīng)力筋(2)和錨具(3)聯(lián)接反力梁(4)，并在反力梁(4)與反力柱之間設(shè)置千斤頂(1)，對(duì)折斷柱施加超強(qiáng)水平作用力F，將其折斷；也可在被折斷柱旁僅設(shè)置反力架和千斤頂對(duì)被折斷柱直接施加水平作用力，將其折斷。結(jié)構(gòu)拆塌后，對(duì)于長(zhǎng)度較大的梁、柱等構(gòu)件(5)，可在兩梁或柱之間設(shè)置支撐鋼柱(6)和千斤頂(7)，由支撐拉桿(8)和錨具(9)將支撐鋼柱(6)與梁或柱(5)連接，千斤頂(7)對(duì)梁或柱施加超強(qiáng)作用力，將其折斷。
結(jié)構(gòu)拆除方案一、拆除整體結(jié)構(gòu)1．逐層拆除由頂層開始，從上往下一層一層拆除結(jié)構(gòu)構(gòu)件。先切斷當(dāng)前所拆層的柱、梁控制截面處的受力主筋，而后，在該層柱中施加水平作用力折斷柱，使該層塌落，在塌落過程中梁也被折斷。接著，割斷柱段、梁段間相連的鋼筋，以及板塊、梁段間相連的鋼筋。最后，采用起重設(shè)備把這些已分離的構(gòu)件段吊離現(xiàn)場(chǎng)。
2．整體折除由底層開始，事先將主要受力柱、梁的控制截面處的鋼筋全部切斷，而后，對(duì)底層柱同時(shí)或分批施加側(cè)向作用力，拆塌整個(gè)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在塌落過程中被折成段節(jié)狀，最后，再將構(gòu)件段間的鋼筋割斷，并用起重設(shè)備把構(gòu)件段逐個(gè)吊起運(yùn)走，直到清除整個(gè)建筑物。
實(shí)施例1拆除單跨多層結(jié)構(gòu)房屋
(1)由底層開始，先將房屋縱向兩端端柱作為反力柱，取其中一對(duì)柱①為被折斷柱，切斷柱①和與之相連的框架梁控制截面處鋼筋，主要是指與柱①相連的縱向框架梁控制截面處下部縱筋和與柱②相連的縱向框架梁控制截面處附近彎矩的等于零處的上部的縱筋，以及與柱①相連的橫向框架梁控制截面附近彎矩約等于零處的上部縱筋，仍取房屋縱向兩端端柱為反力柱，再取四柱②為被年斷柱，并如前述切斷柱②和與之相連框架梁的相關(guān)鋼筋，最后，對(duì)柱①柱中施加水平作用力，折斷柱①；然后，同時(shí)折斷底層四柱②，使房屋整體向內(nèi)倒塌。
(2)將房屋縱向左側(cè)柱作為反力柱，右側(cè)柱作為被折斷柱，最后同時(shí)折斷右側(cè)柱，使房屋向右側(cè)倒塌。反之亦然。
(3)逐開間拆除任選房屋縱向兩端柱為反力柱，由近及遠(yuǎn)折斷與反力柱相鄰的柱子。使房屋逐開間倒塌，被拆除。
實(shí)施例2拆除雙跨多層結(jié)構(gòu)房屋向內(nèi)定向倒塌由底層開始，將左列柱或右列柱作為反力柱，將中列柱①②③④⑤相繼折斷或同時(shí)折斷，使房屋結(jié)構(gòu)向內(nèi)整體倒塌。
向一側(cè)定向倒塌以右列柱為反力柱，從左向右，依次對(duì)左列柱和中列柱①②③④⑤施加水平作用力，將左列柱、中列柱依次折斷，使房屋向左側(cè)倒塌。反之亦然。
逐開間拆塌結(jié)構(gòu)以房屋縱向一端的3個(gè)端柱為反力柱，然后，依次由近及遠(yuǎn)對(duì)其相鄰的柱施加水平作用力，每次折斷3個(gè)柱子，直到拆除整個(gè)結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例3多跨多層和異形結(jié)構(gòu)房屋如同拆除單跨、雙跨多層結(jié)構(gòu)一樣，可向內(nèi)定向倒塌拆除，或向一側(cè)定向倒塌拆除，或逐開同拆除。
二、拆除局部結(jié)構(gòu)在房屋加固改造后，常需拆除一些不再需要的柱、墻等構(gòu)件。拆除這些構(gòu)件時(shí)，可選取與其鄰近的柱、墻為反力柱、墻，對(duì)需拆除的柱、墻施加水平作用力，并折斷和移除這些柱、墻。
三、墻體拆除和砌體結(jié)構(gòu)拆塌方案對(duì)于填充墻和砌體結(jié)構(gòu)房屋承重墻，可以在被拆除墻體(10)上設(shè)置十字形反力鋼梁(11)、預(yù)應(yīng)力鋼筋(12)、錨具(13)，在其鄰近墻體(14)上設(shè)置反力鋼柱(15)，反力鋼梁(16)，千斤頂(17)，預(yù)應(yīng)力筋(12)，錨具(13)等設(shè)備，并將反力鋼柱(15)與原有圈梁(18)或樓蓋可靠連接，然后，對(duì)被拆除墻體(10)施加水平作用力來(lái)拆除墻體。
若拆除墻附近已有鋼筋砼柱，則可以直接選用該柱為反力柱，來(lái)替代反力鋼柱。
由此可知，對(duì)砌體結(jié)構(gòu)房屋，可以通過拆除底層承重墻來(lái)拆塌整個(gè)結(jié)構(gòu)；也可以通過從上往下逐層拆除承重墻，逐層清運(yùn)的辦法來(lái)拆除整幢房屋。
權(quán)利要求
1．一種鋼筋砼及砌體結(jié)構(gòu)房屋預(yù)應(yīng)力拆除法，其特征在于在建筑物結(jié)構(gòu)中選取若干根柱作為被折斷柱，以其鄰近的柱作為反力柱，對(duì)被折斷柱施加水平作用力。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋砼及砌體結(jié)構(gòu)房屋預(yù)應(yīng)力拆除法，其特征在于在對(duì)需要被折斷柱施加水平作用力之前，先將被折斷柱柱中、柱頂、柱底彎矩較大的控制截面處拉區(qū)受力主筋切斷，同時(shí)將原框架梁內(nèi)支座的下部縱筋和邊支座的上部縱筋也預(yù)先切斷，其中邊支座上部縱筋切斷點(diǎn)應(yīng)選在折柱前原框架梁彎矩約等于零的截面處。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼筋砼及砌體結(jié)構(gòu)房屋預(yù)應(yīng)力拆除法，其特征在于在被折斷柱與反力柱兩側(cè)設(shè)置反力梁(4)，由預(yù)應(yīng)力筋(2)和錨具(3)聯(lián)接反力梁(4)，并在反力梁(4)與反力柱之間設(shè)置千斤頂(1)，對(duì)被折斷柱施加超強(qiáng)水平作用力，將其折斷。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼筋砼及砌體結(jié)構(gòu)房屋預(yù)應(yīng)力拆除法，其特征在于也可在被折斷柱旁僅設(shè)置反力架和千斤頂，對(duì)被折斷柱直接施加超強(qiáng)水平作用力，將其折斷。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋砼及砌體結(jié)構(gòu)房屋預(yù)應(yīng)力拆除法，其特征在于在砌體結(jié)構(gòu)房屋中選若干片墻作為被拆除墻，以其鄰近的墻作為反力墻，對(duì)被拆除墻施加水平作用力。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋼筋砼及砌體結(jié)構(gòu)房屋預(yù)應(yīng)力拆除法，其特征在于被拆除墻體(10)上設(shè)置十字形反力鋼梁(11)、預(yù)應(yīng)力鋼筋(12)、錨具(13)，在其鄰近墻體(14)上設(shè)置反力鋼柱(15)，反力鋼梁(16)，千斤頂(17)，預(yù)應(yīng)力筋(12)，錨具(13)等設(shè)備，并將反力鋼柱(15)與原有圈梁(18)或樓蓋可靠連接，然后，對(duì)被拆除墻體(10)施加水平作用力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼筋混凝土及砌體結(jié)構(gòu)房屋的預(yù)應(yīng)力拆除技術(shù),它是一種根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn),對(duì)主要受力構(gòu)件——柱(墻)施加超強(qiáng)水平作用力,使之瞬間折斷,塌落,以導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)迅速被解體的方法。其特點(diǎn)在于在建筑物結(jié)構(gòu)中選取若干根柱(或若干片墻)作為被折斷柱(或墻),以其鄰近柱(或墻)作為反力柱,對(duì)需要被折斷柱(或墻)施加水平作用力。本發(fā)明具有強(qiáng)靜力,無(wú)振動(dòng),無(wú)噪聲,少粉塵,遠(yuǎn)距離遙控和快速定向的特點(diǎn),適用于鋼筋混凝土及砌體結(jié)構(gòu)房屋的整體拆除或局部拆除。
文檔編號(hào)E04G23/08GK1211662SQ98111500
公開日1999年3月24日 申請(qǐng)日期1998年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月10日
發(fā)明者呂志濤, 張繼文 申請(qǐng)人:東南大學(xué)