框架结构楼房的拆除爆破
1框架结构( frame structure)定义
框架结构是由梁和柱以刚接或铰接相连接成承重体系的房屋建筑结构。所谓刚接是指既能传递竖向力和水平力,又能传递弯矩的构件相互连接方式。所谓铰接是指能传递竖向力和水平力,而不能传递弯矩的构件相互连接方式框架结构主要用于办公大楼、高层住宅楼、医院等建筑物。一般均为钢筋混凝土结构,稳定性良好。
2爆破方案的选择
1)定向倒塌方案
(1)应用条件
楼房四周有一个方向具备较为开阔的场地,其长度大于一倍楼房高度
(2)工艺过程
①事先破坏底层阻碍倒塌的联结构件;
②破坏底层内承重墙柱及倒塌方向左、右两侧一定高度的外承重墙、柱;
③倒塌方向的反向一侧可爆(钢筋混凝土),也可不爆(砖);
④楼房失去承载能力,倾倒,在自重作用下形成一个倾覆力矩和相当数量的转动铰支而定
向倒塌(图6-1)。
2)原地倒塌方案
(1)应用条件
楼房四周场地的水平距离小于12~1/3楼房高度。
(2)工艺过程
将最底一层或几层的内外承重墙、柱及楼梯间全部炸毁。同时“切梁断柱”,楼房在重力作用下原地坍塌解体(图6-2)
图6-1定向倒塌方案
图6-2原地倒塌方案
3)单向折叠倒塌方案
(1)应用条件
楼房四周无开阔地,其水平方向长度小于2/3~3/4楼房高度。
(2)工艺过程
自上而下对楼房每层(或隔一层或隔数层)的大部分承重结构用爆破法拆除。利用延期爆破自上而下炸毁(图6-3)。如上海长征医院的爆破。
4)内向折叠倒塌
(1)应用条件
楼房四周无可供单向倾倒或折叠倒塌的场地,为缩小坍塌范围而采用之
(2)工艺过程
自上而下对楼房的每一层承重构件予以爆破破碎,楼房在内向重力弯矩作用下自上而下向内倒塌(图6-4)。
5)水平向逐跨倒塌
(1)应用条件
由于周围环境的限制,不具备原地倒塌和定向倒塌条件的楼房和工业厂房。
(2)工艺过程
沿建筑物水平方向以跨(一跨或数跨)为单元,从一段开始,采用秒延期间隔时间起爆依次爆破破坏每个单元底层的承重结构,当建筑物底部被破坏失去支撑后,即变成悬臂梁在重力作用下绕固定轴转动,从而使结构弯曲破坏。当前一单元发生转动而尚未破坏时,后一单元起爆,使第二单元失去支撑,同样变为悬臂梁,在重力作用下绕固定轴旋转,如此反复进行,直至全部建筑物倒塌破坏(图6-5)。
3缺口高度的计算
楼房爆破参数很多,但爆破缺口髙度(h)是最重要的参数之一,也是决定整个楼房爆破是
否成功的关键。其计算方法有以下几种。
1)用爆高比计算最小缺口高度
图6-3单向折叠倒塌方案
图6-4内向折叠倒塌
图6-5水平向逐跨倒塌
所以,
2)利用楼房倾倒产生的偏心矩确定缺口高度
用爆破法使楼房定向倒塌时,在楼房两侧不同髙度的缺口所产生的高度差,使得整个楼房
获得一个重力偏心差,促使楼房向预定方向倒塌。按定向倒塌的基本条件推导出缺口高度
如下:
式中:L—墙(柱)间跨度;
δ墙体厚度;
H—楼房底层的高度。
由式(6-2)可以看出,对于高宽比很大,支撑构件为薄窄的构件,爆破缺口的相对高度可以
取小值;反之,对于跨度大,荷载较轻的轻型建筑物可取大值。
3)利用联系立柱和梁的抗弯强度确定最小缺口高度
在钢筋混凝土结构中,弯矩破坏是解体的主要形式。因为,当立柱被炸毁一定高度,建筑
物处于失稳状态时,解体主要是克服立柱和梁的抗弯强度
钢筋截面惯性矩:
式中:d钢筋直径,cm。
式中:E弹性模量,通常,E=2×10°N/m2
J——钢筋截面惯性矩;
n钢筋根数;
P作用在钢筋骨架上的纵向荷载,kg。
但是,在实际工程中为了确保建筑物的顺利倒塌,最小缺口高度(hmn)往往须增大一定的
倍数,故缺口高度可按式(6-4)计算:
式中:h缺口高度,m;
k经验系数,k=1.5~2.0
B—立柱截面最大边长,m。
4)依结构力学原理确定最小缺口高度
式中:hm最小缺口高度,m;
B结构倾倒时的转动轴至结构重心移出结构外部的距离,m;
hg结构的重心高度,m;
e使结构发生倾倒,重心偏移的最小距离,m
应该指出的是:式(6-1)、式(6-2)多用于砖砌块结构建筑物的拆除,而式(6-4)、式(6-5)用
于钢筋混凝土建筑物的拆除。
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