鋼筋砼及砌體結構房屋預應力拆除法的製作方法
2023-06-01 21:50:41
專利名稱：鋼筋砼及砌體結構房屋預應力拆除法的製作方法
技術領域：
本發明涉及建築物的拆除與解體技術，特別是一種關於鋼筋混凝土及砌體結構房屋的預應力拆除技術。
當前，國內外建築物的拆除與解體技術的主要方法有1.機械拆除法，如採用重錘撞擊、各種吊車吊拆、鋼絲繩拉倒等方法。施工中，有振動、噪聲、粉塵和煙氣，對場地也有一定要求；2.動力爆破拆除法有結構物承重構件上密打炮眼，採用瞬間同時引爆或微差引爆，快速炸毀結構物，並可做到定向倒塌。但會產生很大的轟鳴聲與振動波，同時，碎塊飛出，塵煙瀰漫，甚至炸傷行人；3.靜膨脹壓力破碎拆除法在結構物上密打孔眼，填塞膨脹破碎劑，一般經半小時至五小時膨脹，對孔壁產生徑向壓力和環向壓力，使結構物開裂、解體，該法無噪聲，無振動，但對受有壓力的結構的開裂破碎難度大，且費用高；4.熱熔切割拆除法通過溫度高達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，使結構整體倒塌有較大難度和危險性；5.人力結合器械拆除法該法費用低，拆後建築材料利用率高，但工期長，工人工作條件與勞動環境差，且危險性大；6.採用高壓水龍，雷射等其他的一些特殊拆除法，但國內未見應用實例。在我國，現在普遍使用的方法是機械化程度很低的人工拆除法，其次是動力爆破等其它方法。
本發明的目的在於給出一種根據建築物結構受力特點，利用預應力成套技術，對鋼筋砼及砌體結構房屋的主要承重構件——柱(牆)施加水平作用力，使之折斷、塌落，以導致結構迅速被解體的方法。
由於建築物結構一般由主要的結構構件柱、梁、板等組成。重力載荷的一般傳力路徑為板→梁→柱→基礎。其中，柱在板、梁、柱中是最主要的結構受力構件。因此，柱的失效往往會引起梁、板的相繼失效，造成建築物結構倒塌。本發明在建築物結構中選取若干根柱作為被折斷柱。並且，為使柱失效，可選取與其鄰近的柱作為反力柱，根據鋼筋混凝土抗拉強度低的特點，對被折斷柱柱中施加水平作用力。由於柱被折斷後，梁的跨度一般增加約一倍，由原兩跨梁變成一跨梁。這樣，原框架梁內支座負彎矩在折柱後轉變成數值成倍增加的正彎矩；原框架梁邊支座負彎矩也成倍增加。梁上彎矩曲線a逐漸轉變為曲線c。梁內支座截面首先因過大的正彎矩作用開裂破壞，之後梁上彎矩曲線c就隨之旋即轉變成曲線d，這時框架梁內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彎矩而開裂。由於這些截面都失效了，梁也就被折斷了。建築物結構在其主要受力構件——柱、梁相繼失效後，整個結構也就隨即全部塌落了。
對砌體結構房屋的拆除，可以選取若干片牆作為被拆除牆，以其鄰近的牆作為反力牆，對被拆除牆施加水平作用力，將其拆塌，從而，使整個砌體結構坍塌。
本發明所述預應力拆除法能在短時間內，利用成套預應力技術設備，對房屋結構主要受力構件柱、牆等產生超強靜力，並將這些構件折斷，使房屋倒塌。它既能適用於房屋整體結構或局部結構的解體，也能適用於拆除房屋結構改造後那些不再需要的承重構件，如鋼筋混凝土或砌體的柱、牆、梁等。拆塌後的原結構一般被分解成段節狀，如板塊、梁段、柱段等，對較長的構件段，還可進行二次乃至三次折斷。最後，可利用起重設備迅速移除這些結構構件段。顯然，清運工作要比其它拆除法方便。在房屋整體拆塌時，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，為控制整個拆除過程，尚可在被拆斷柱上設置結構變形監測器件，並將測試儀連同千斤頂加壓控制油泵設在房屋以外的安全區域，以保證施工過程的安全。總之，本發明具有強靜力，無振動，無噪聲，少粉塵，遠距離遙控和快速定向的特點。採用該技術後，不但能有效提高結構拆除的工作效率，節約勞動力，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安全性。根據對目前鋼筋混凝土房屋拆除市場的調查與分析，預應力拆除技術所需工期約為人力拆除法的1/5，而費用相當約300元/m3。動力爆破和靜力膨脹破碎拆除法約為500元/m3，是預應力拆除法的1.7倍。假定以每年推廣應用100萬m3計，則可為國家節省2億元人民幣。隨著該項技術在逐步推廣應用過程中的不斷完善，必然還將產生更加顯著的經濟效益和社會效益。
附
圖1為本發明建築物結構柱被折斷示意圖。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為折柱後原框架梁彎矩轉變圖。其中曲線c為折柱後梁上彎矩分布圖；曲線d為梁內支座截面開裂後梁上彎矩分布圖。
附圖4為柱、梁相繼折斷結構塌落示意圖。
附圖5為房屋拆塌後較長構件段二次折斷示意圖。
附圖6為單跨多層結構房屋拆除的平面圖。
附圖7為單跨多層結構房屋拆除的立體圖。
附圖8為雙跨多層結構房屋拆除的平面圖。
附圖9為雙跨多層結構房屋拆除的立體圖。
附圖10為多跨多層結構房屋拆除的平面圖。
附圖6-10中空心箭頭表示結構解體方向，實心箭頭表示結構作用力方向。
附圖11為牆體拆除示意左視圖。
附圖12為牆體拆除示意右視圖。
本發明可按下述方案進一步實施為減小施加於建築物結構柱上的作用力，在對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；同時為使原框架梁能在柱被折斷後在結構重力荷載G作用下迅速相繼折斷，可在折柱前，將原框架梁內支座的下部縱筋和邊支座的上部縱筋也預先切斷，其中邊支座上部縱筋切斷點應選在折柱前原框架梁彎矩約等於零的截面處。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降為該截面的無拉筋開裂彎矩Mcr，即Mu＝Mcr；也就是說，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。梁筋切斷使結構在柱折斷後能發生連續倒塌。
為了能將建築物結構柱折斷，可在被折斷柱與反力柱兩側設置反力梁(4)，由預應力筋(2)和錨具(3)聯接反力梁(4)，並在反力梁(4)與反力柱之間設置千斤頂(1)，對摺斷柱施加超強水平作用力F，將其折斷；也可在被折斷柱旁僅設置反力架和千斤頂對被折斷柱直接施加水平作用力，將其折斷。結構拆塌後，對於長度較大的梁、柱等構件(5)，可在兩梁或柱之間設置支撐鋼柱(6)和千斤頂(7)，由支撐拉杆(8)和錨具(9)將支撐鋼柱(6)與梁或柱(5)連接，千斤頂(7)對梁或柱施加超強作用力，將其折斷。
結構拆除方案一、拆除整體結構1.逐層拆除由頂層開始，從上往下一層一層拆除結構構件。先切斷當前所拆層的柱、梁控制截面處的受力主筋，而後，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。最後，採用起重設備把這些已分離的構件段吊離現場。
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，而後，對底層柱同時或分批施加側向作用力，拆塌整個結構，結構構件在塌落過程中被折成段節狀，最後，再將構件段間的鋼筋割斷，並用起重設備把構件段逐個吊起運走，直到清除整個建築物。
實施例1拆除單跨多層結構房屋
(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於零處的上部的縱筋，以及與柱①相連的橫向框架梁控制截面附近彎矩約等於零處的上部縱筋，仍取房屋縱向兩端端柱為反力柱，再取四柱②為被年斷柱，並如前述切斷柱②和與之相連框架梁的相關鋼筋，最後，對柱①柱中施加水平作用力，折斷柱①；然後，同時折斷底層四柱②，使房屋整體向內倒塌。
(2)將房屋縱向左側柱作為反力柱，右側柱作為被折斷柱，最後同時折斷右側柱，使房屋向右側倒塌。反之亦然。
(3)逐開間拆除任選房屋縱向兩端柱為反力柱，由近及遠折斷與反力柱相鄰的柱子。使房屋逐開間倒塌，被拆除。
實施例2拆除雙跨多層結構房屋向內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相繼折斷或同時折斷，使房屋結構向內整體倒塌。
向一側定向倒塌以右列柱為反力柱，從左向右，依次對左列柱和中列柱①②③④⑤施加水平作用力，將左列柱、中列柱依次折斷，使房屋向左側倒塌。反之亦然。
逐開間拆塌結構以房屋縱向一端的3個端柱為反力柱，然後，依次由近及遠對其相鄰的柱施加水平作用力，每次折斷3個柱子，直到拆除整個結構。
實施例3多跨多層和異形結構房屋如同拆除單跨、雙跨多層結構一樣，可向內定向倒塌拆除，或向一側定向倒塌拆除，或逐開間拆除。
二、拆除局部結構在房屋加固改造後，常需拆除一些不再需要的柱、牆等構件。拆除這些構件時，可選取與其鄰近的柱、牆為反力柱、牆，對需拆除的柱、牆施加水平作用力，並折斷和移除這些柱、牆。
三、牆體拆除和砌體結構拆塌方案對於填充牆和砌體結構房屋承重牆，可以在被拆除牆體(10)上設置十字形反力鋼梁(11)、預應力鋼筋(12)、錨具(13)，在其鄰近牆體(14)上設置反力鋼柱(15)，反力鋼梁(16)，千斤頂(17)，預應力筋(12)，錨具(13)等設備，並將反力鋼柱(15)與原有圈梁(18)或樓蓋可靠連接，然後，對被拆除牆體(10)施加水平作用力來拆除牆體。
若拆除牆附近已有鋼筋砼柱，則可以直接選用該柱為反力柱，來替代反力鋼柱。
由此可知，對砌體結構房屋，可以通過拆除底層承重牆來拆塌整個結構；也可以通過從上往下逐層拆除承重牆，逐層清運的辦法來拆除整幢房屋。
權利要求
1.一種鋼筋砼及砌體結構房屋預應力拆除法，其特徵在於在建築物結構中選取若干根柱作為被折斷柱，以其鄰近的柱作為反力柱，對被折斷柱施加水平作用力。
2.根據權利要求1所述的鋼筋砼及砌體結構房屋預應力拆除法，其特徵在於在對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受力主筋切斷，同時將原框架梁內支座的下部縱筋和邊支座的上部縱筋也預先切斷，其中邊支座上部縱筋切斷點應選在折柱前原框架梁彎矩約等於零的截面處。
3.根據權利要求1或2所述的鋼筋砼及砌體結構房屋預應力拆除法，其特徵在於在被折斷柱與反力柱兩側設置反力梁(4)，由預應力筋(2)和錨具(3)聯接反力梁(4)，並在反力梁(4)與反力柱之間設置千斤頂(1)，對被折斷柱施加超強水平作用力，將其折斷。
4.根據權利要求1或2所述的鋼筋砼及砌體結構房屋預應力拆除法，其特徵在於也可在被折斷柱旁僅設置反力架和千斤頂，對被折斷柱直接施加超強水平作用力，將其折斷。
5.根據權利要求1所述的鋼筋砼及砌體結構房屋預應力拆除法，其特徵在於在砌體結構房屋中選若干片牆作為被拆除牆，以其鄰近的牆作為反力牆，對被拆除牆施加水平作用力。
6.根據權利要求5所述的鋼筋砼及砌體結構房屋預應力拆除法，其特徵在於被拆除牆體(10)上設置十字形反力鋼梁(11)、預應力鋼筋(12)、錨具(13)，在其鄰近牆體(14)上設置反力鋼柱(15)，反力鋼梁(16)，千斤頂(17)，預應力筋(12)，錨具(13)等設備，並將反力鋼柱(15)與原有圈梁(18)或樓蓋可靠連接，然後，對被拆除牆體(10)施加水平作用力。
全文摘要
本發明公開了一種鋼筋混凝土及砌體結構房屋的預應力拆除技術,它是一種根據建築物結構受力特點,對主要受力構件——柱(牆)施加超強水平作用力,使之瞬間折斷,塌落,以導致建築物結構迅速被解體的方法。其特點在於在建築物結構中選取若干根柱(或若干片牆)作為被折斷柱(或牆),以其鄰近柱(或牆)作為反力柱,對需要被折斷柱(或牆)施加水平作用力。本發明具有強靜力,無振動,無噪聲,少粉塵,遠距離遙控和快速定向的特點,適用於鋼筋混凝土及砌體結構房屋的整體拆除或局部拆除。
文檔編號E04G23/08GK1202563SQ9811140
公開日1998年12月23日 申請日期1998年7月10日 優先權日1998年7月10日
發明者呂志濤, 張繼文 申請人:東南大學