鋼結構廠房線型聚能切割拆除方法

2023-09-23 15:31:35 1

專利名稱：鋼結構廠房線型聚能切割拆除方法
技術領域：
本發明涉及一種線型聚能切割方法，特別是一種鋼結構廠房拆除的線型聚能切割方法。
背景技術：
很多工業廠房都屬於大型排架或框架式鋼結構。這類廠房的一個重要特點是，建造比較方便快捷，而且拆除後鋼材的回收率非常高。因此隨著科學技術的進步和工業的發展，這類鋼結構廠房也將會越來越多，同時也會有越來越多的此類廠房需要拆除。
迄今為止，國內對這類鋼結構廠房的拆除主要採用機械方法，而對廠房鋼構件的切割主要採用電弧切割、氧乙炔焰切割或機械強力鋸斷等方法。這些拆除方法存在著器材用量大、施工時間長、佔用勞動力多、工作效率低以及極易造成人員傷亡等缺點。

發明內容
1、發明目的本發明提供一種安全、可靠、高效拆除鋼結構廠房的線型聚能切割方法。
2、技術方案本發明包括切口部位的確定方法、切口形式的確定方法、預處理方法和安裝、起爆線型聚能切割器。
(1)切口部位的確定。
切口部位是指線型聚能切割器在鋼結構的主要構件上設置、並通過聚能切割形成切口。
確定切口部位須綜合考慮鋼結構的整體結構特點與荷載特性、主要承重件的結構特點、預期倒塌方式、倒塌可靠性、殘墟堆積高度要求、施工簡便性及清運方便性等主要因素。
立柱上切口部位及其個數的確定對於排架式鋼結構廠房，立柱上的切割部位一般可選1至3處；切口部位的個數，則根據立柱的倒塌順序來確定。最先倒塌那一排(A排)的立柱，每根立柱上的切口數一般為3個，稱為底切口、中切口和頂切口，分別位於立柱的底部(距地面0.5m至1m處)、立柱的中偏下部和立柱頂部與橫梁的連接處。最後倒塌那一排(C排)的立柱，每根立柱上的切口數一般為1個，即只設底切口。其他排的立柱的切口數可為2個或3個；若為2個時，則須有底切口。
對於框架式鋼結構廠房，各立柱切口部位及其個數則依據樓層數、層間距和各排立柱的倒塌順序來確定。對於底層的A排立柱，當其高度大於等於5米時，每根立柱上的切口數一般為2個，其中1個位於距樓層底面0.5m至1m處，另1個與其相距應不小於3米；當其高度小於5米時，僅有底切口即可；對於第n排(n＞1)立柱，則每根立柱只須設置一個底切口即可。對於第2層樓的每排立柱，均在距樓層面0.5m至1m處設置1個切口。對於第m層(m＞2)樓的各排立柱，均在偶數樓層的立柱上設置1個切口部位，其位置距該樓層面0.5m至1m處。頂切口的設置依據頂部荷載與結構而定，一般應設置頂切口。
由於排架或框架式結構廠房承重立柱的下部及中部結構一般為格構式，即通常由兩個工字鋼或槽鋼(稱為前後肢，倒塌方向一側為前肢，另一側為後肢)組合而成。為確保結構物可靠倒塌，前肢上的底切口應比後肢上的底切口低0.5m左右，而前肢上的中切口則應比後肢上的中切口高0.5m左右。
(2)切口形式的確定切口形式是指線型聚能切割器在立柱腹板(翼板)上爆炸後所形成的線型切口的寬度、長度和方向。
切口寬度取決於切割器的性能，一般為2mm～10mm。
切口長度由被切割立柱腹板(翼板)的寬度和切口方向確定，即若切口與水平方向夾角為α，腹板(翼板)的寬度為L，則切口長度B＝L/cosα，B隨α的減小而減小；一般的α＝20°～45°，A排立柱的所有切口α均取45°，其餘各排立柱切口的α則隨該排與A排距離的增大而減小，C排立柱切口的α可以為0°，若不為0°，則切口傾斜線的法向應朝著結構物倒塌方向的相反方向；而其餘立柱切口傾斜線的法向應朝著結構物的倒塌方向。
(3)預處理預處理是聚能切割前對結構物部分構件所實施的預先切割或拆除。其目的是在確保鋼結構廠房按一定要求倒塌的前提下，儘可能減少切割器材用量、降低爆炸危害。預處理技術主要包括預處理部位的確定。
預處理部位通過綜合考慮切口位置、切口形式和立柱的結構特點而確定。預處理部位主要處於不同肢上的切口與切口之間的範圍內，還包括單個切口的臨近範圍。對其他不影響結構穩定但可能影響爆炸倒塌效果的輔助結構也應預先拆除。
預處理構件的確定。
不同肢上的切口與切口之間的預處理構件(簡稱為第一類預處理構件)主要有肢間的橫向連接件和斜向連接件。
單個切口臨近範圍內的預處理構件(簡稱為第二類預處理構件)主要有各類綴件；不擬用線型聚能切割器切割的翼板或腹板，即可以預切割翼板保留腹板或預切割腹板保留翼板。
一般地，對第一類預處理構件能不處理的就不做處理，而對第二類預處理構件能處理的就儘量處理；腹板(翼板)上的預處理切口寬度控制在100mm～150m；對預處理過程中的立柱應力應變需進行測量，並對結構的變形進行嚴格監測。
(4)安裝、起爆線型聚能切割器在構件爆破切口部位安裝設置切割器，並完成起爆組件和切割器的結合；構成連接各切割器之間的起爆網路；最後實施點火起爆。
3、有益效果本發明與現有技術相比，具有以下顯著優點安全可靠，實施簡便，用材少，效率高，適用範圍廣。
具體實施例方式
實施例1採用該發明成功拆除了上海寶鋼集團第一鋼廠第二煉鋼車間結構鋼排架廠房。該車間主廠房東西長318m，南北寬110m，總計佔地32200m2，建築面積69505m2。
廠房(鋼結構梯型屋架)為單層鋼結構物，長318m，跨度19.7m，簷口標高為+24.6m，天窗屋面高為+29m，屋面為大型砼預製板，山牆為鍍鋅瓦圍護結構；加料跨廠房與爐子跨廠房共用3排廠房立柱，柱距18m。
爆破切割部位確定。對於該鋼排架廠房的共3排立柱的爆破切割部位確定，前排和第二排立柱的切口數均為3個，分別位於立柱底部、中偏下部和頂部；最後一排立柱設1個切口。
切口形式的確定。根據切割器的切割能力，切口寬度取為4mm。第一、第二排立柱的切口與水平方向夾角α取為45°。第三排立柱的切口α為30°；所有立柱切口傾斜線的法向均朝向結構物的倒塌方向。
預處理。預處理部位確定在立柱前後肢上的切口與切口之間的範圍內，同時對於立柱上部單個切口的臨近範圍也實施了預處理；預處理構件確定為不同肢上的切口與切口之間肢間的橫向連接件和斜向連接件，以及立柱上部單個切口臨近範圍內的各類綴件；對不擬用線型聚能切割器切割的翼板或腹板，也視情況預切割了翼板保留腹板或預切割腹板保留翼板。腹板(翼板)上的預處理切口寬度控制在100mm～150m；對預處理過程中的立柱應力應變進行了適時測量，並對結構的變形進行了嚴格監測。
最後實施爆破切割拆除。爆破後，廠房完全倒塌；最大堆高小於4m；屋架與鋼立柱解體充分；向南北方向各倒出12m、20m；起爆網絡可靠起爆，沒有發現誤爆拒爆現象，未產生任何損失，爆破達到了規定的要求。
實施例2採用該發明成功拆除了上海上鋼一廠三煉鋼的鋼結構排、框架組合式廠房。該廠房的排架部分南北方向為2跨，3列立柱，每列立柱的數量分別為25根、36根和28根；東西方向立柱為38跨、39排立柱，立柱形式為格構式。該鋼結構物南北寬39.9m、東西長228m、主體高25m。該廠房的框架部分南北方向同樣為2跨，3列立柱；框架部分長80米，主體高42米，共4層。
對於該鋼結構廠房排架部分的共3排立柱的爆破切割部位確定，前排和第二排立柱的切口數均為3個，分別位於立柱底部、中偏下部和頂部；最後一排立柱設1個切口。
爆破切割部位確定。對於該鋼結構廠房框架部分的也是共3排立柱的爆破切割部位確定。對於底層的A排立柱，由於其高度大於5米，則每根立柱上的切口數取為2個，其中1個位於距樓層底面0.5m處，另1個與其相距3米；對於第2層樓的每排立柱，均在距樓層面0.5m設置1個切口。對於第3層樓的各排立柱，均在立柱上設置1個切口部位，其位置距該樓層面0.5m處。對於第4層樓的每排立柱，均設置了頂切口。
切口形式的確定。對於該鋼結構廠房的排架和框架部分，其立柱上的切口形式沒有差別。根據切割器的切割能力，切口寬度取為4mm。該鋼結構廠房的排架和框架部分結構中的第一、第二排立柱的切口與水平方向夾角α取為45°。第三排立柱的切口α為30°；所有立柱切口傾斜線的法向均朝向結構物的倒塌方向。預處理。對於該鋼結構廠房的排架和框架部分，其預處理部位的確定基本上一致的。即在立柱前後肢上的切口與切口之間的範圍內，同時對於立柱上部單個切口的臨近範圍也實施了預處理；預處理構件確定為不同肢上的切口與切口之間肢間的橫向連接件和斜向連接件，以及立柱上部單個切口臨近範圍內的各類綴件；對不擬用線型聚能切割器切割的翼板或腹板，也視情況預切割了翼板保留腹板或預切割腹板保留翼板。腹板(翼板)上的預處理切口寬度控制在100mm～150m。預處理過程中和結構物爆破傾倒的過程中，對框、排架部分立柱的應力應變均進行了適時測量，並對結構的變形進行了嚴格監測。
最後實施爆破切割拆除。爆破後，廠房完全倒塌；最大堆高小於7m；屋架與鋼立柱解體充分；向北向的傾倒距離達最大為28m，向南向的傾倒距離最大為17米。爆破效果完全滿足規定的要求。
權利要求
1.一種鋼結構廠房線型聚能切割拆除方法，其特徵在於它包括爆破切口部位確定方法、切口形式確定方法、預處理方法和安裝、起爆線型聚能切割器；(1)爆破切口部位確定方法是對於排架式鋼結構廠房，立柱的切割部位選1至3處；最先倒塌的一排立柱，其每根立柱上的切口數為3個，分別位於立柱底部、中偏下部和頂部，最後倒塌的一排立柱，設1個切口，其他排立柱為2～3個切口；對框架式鋼結構廠房，其底層第1排立柱高度大於5米時，每立柱上下各設1個切口；當立柱高度小於5米時，僅設底切口；對第n排的每根立柱，設1個底切口；對第2層樓的每排立柱，設1個切口；對第m層樓各排立柱，在偶數樓層立柱上設1個切口部位；其中n、m為自然數，n＞1、m＞2；(2)切口形式確定方法是切口寬度為2mm～10mm，切口長度為B＝L/cos α，其中L為腹板或翼板的寬度，α為切口與水平方向夾角(3)預處理方法是拆除不同肢間的橫向和斜向連接件、單個切口臨近範圍內的綴件，以及需拆除但又不擬用切割器切割的翼板或腹板，腹板或翼板上的預處理切口寬度為100mm～150m；(4)安裝、起爆線型聚能切割器在構件爆破切口部位安裝設置切割器，並完成起爆組件和切割器的結合；構成連接各切割器之間的起爆網路；最後實施點火起爆。
2.根據權利要求1所述的鋼結構廠房線型聚能切割拆除方法，其特徵在於在爆破切口部位確定方法中，排架或框架式結構廠房立柱為格構式時，前肢底切口應比後肢底切口低於0.5m，前肢中切口比後肢中切口高於0.5m。
3.根據權利要求1所述的鋼結構廠房線型聚能切割拆除方法，其特徵在於在切口形式確定方法中，α＝20°～45°。
4.根據權利要求3所述的鋼結構廠房線型聚能切割拆除方法，其特徵在於第一排立柱切口α均取45°，其餘各排立柱切口的α隨該排與第一排距離增大而減小，最後一排立柱切口的α可為0°，若不為0°，則切口傾斜線的法向應朝向結構物倒塌的反向；其餘立柱切口傾斜線的法向應朝向結構物的倒向。
全文摘要
本發明公開了一種鋼結構廠房線型聚能切割拆除方法，它包括爆破切口部位確定方法、切口形式確定方法、預處理方法和安裝、起爆線型聚能切割器；在爆破切口部位確定方法中包括排架式鋼結構廠房和框架式鋼結構廠房的爆破切口部位的確定，在完成了爆破切口部位確定、切口形式確定和預處理，則在構件爆破切口部位安裝設置切割器，並完成起爆組件和切割器的結合，構成連接各切割器之間的起爆網路，最後點火起爆。本發明具有以下顯著優點安全可靠，實施簡便，用材少，效率高，適用範圍廣。
文檔編號E04G23/08GK1757861SQ20051009520
公開日2006年4月12日 申請日期2005年11月3日 優先權日2005年11月3日
發明者王耀華, 龍源, 金廣謙, 譚靈, 顧月兵, 陸明 申請人:中國人民解放軍理工大學工程兵工程學院