专利名称：钢筋砼及砌体结构房屋预应力拆除法的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑物的拆除与解体技术，特别是一种关于钢筋混凝土及砌体结构房屋的预应力拆除技术。
当前，国内外建筑物的拆除与解体技术的主要方法有1.机械拆除法，如采用重锤撞击、各种吊车吊拆、钢丝绳拉倒等方法。施工中，有振动、噪声、粉尘和烟气，对场地也有一定要求；2.动力爆破拆除法有结构物承重构件上密打炮眼，采用瞬间同时引爆或微差引爆，快速炸毁结构物，并可做到定向倒塌。但会产生很大的轰鸣声与振动波，同时，碎块飞出，尘烟弥漫，甚至炸伤行人；3.静膨胀压力破碎拆除法在结构物上密打孔眼，填塞膨胀破碎剂，一般经半小时至五小时膨胀，对孔壁产生径向压力和环向压力，使结构物开裂、解体，该法无噪声，无振动，但对受有压力的结构的开裂破碎难度大，且费用高；4.热熔切割拆除法通过温度高达3000℃左右的火焰，熔断钢筋砼，施工速度快，效率高。但防火问题非常突出，使结构整体倒塌有较大难度和危险性；5.人力结合器械拆除法该法费用低，拆后建筑材料利用率高，但工期长，工人工作条件与劳动环境差，且危险性大；6.采用高压水龙，激光等其他的一些特殊拆除法，但国内未见应用实例。在我国，现在普遍使用的方法是机械化程度很低的人工拆除法，其次是动力爆破等其它方法。
本发明的目的在于给出一种根据建筑物结构受力特点，利用预应力成套技术，对钢筋砼及砌体结构房屋的主要承重构件——柱(墙)施加水平作用力，使之折断、塌落，以导致结构迅速被解体的方法。
由于建筑物结构一般由主要的结构构件柱、梁、板等组成。重力载荷的一般传力路径为板→梁→柱→基础。其中，柱在板、梁、柱中是最主要的结构受力构件。因此，柱的失效往往会引起梁、板的相继失效，造成建筑物结构倒塌。本发明在建筑物结构中选取若干根柱作为被折断柱。并且，为使柱失效，可选取与其邻近的柱作为反力柱，根据钢筋混凝土抗拉强度低的特点，对被折断柱柱中施加水平作用力。由于柱被折断后，梁的跨度一般增加约一倍，由原两跨梁变成一跨梁。这样，原框架梁内支座负弯矩在折柱后转变成数值成倍增加的正弯矩；原框架梁边支座负弯矩也成倍增加。梁上弯矩曲线a逐渐转变为曲线c。梁内支座截面首先因过大的正弯矩作用开裂破坏，之后梁上弯矩曲线c就随之旋即转变成曲线d，这时框架梁内支座与边支座间的梁段如同悬臂梁，边支座截面很快因受较大负弯矩而开裂。由于这些截面都失效了，梁也就被折断了。建筑物结构在其主要受力构件——柱、梁相继失效后，整个结构也就随即全部塌落了。
对砌体结构房屋的拆除，可以选取若干片墙作为被拆除墙，以其邻近的墙作为反力墙，对被拆除墙施加水平作用力，将其拆塌，从而，使整个砌体结构坍塌。
本发明所述预应力拆除法能在短时间内，利用成套预应力技术设备，对房屋结构主要受力构件柱、墙等产生超强静力，并将这些构件折断，使房屋倒塌。它既能适用于房屋整体结构或局部结构的解体，也能适用于拆除房屋结构改造后那些不再需要的承重构件，如钢筋混凝土或砌体的柱、墙、梁等。拆塌后的原结构一般被分解成段节状，如板块、梁段、柱段等，对较长的构件段，还可进行二次乃至三次折断。最后，可利用起重设备迅速移除这些结构构件段。显然，清运工作要比其它拆除法方便。在房屋整体拆塌时，若选定不同的拆柱顺序，还可使房屋朝特定的方向倒塌。另外，为控制整个拆除过程，尚可在被拆断柱上设置结构变形监测器件，并将测试仪连同千斤顶加压控制油泵设在房屋以外的安全区域，以保证施工过程的安全。总之，本发明具有强静力，无振动，无噪声，少粉尘，远距离遥控和快速定向的特点。采用该技术后，不但能有效提高结构拆除的工作效率，节约劳动力，而且，能改善工人在拆除房屋施工过程中的工作条件及增强安全性。根据对目前钢筋混凝土房屋拆除市场的调查与分析，预应力拆除技术所需工期约为人力拆除法的1/5，而费用相当约300元/m3。动力爆破和静力膨胀破碎拆除法约为500元/m3，是预应力拆除法的1.7倍。假定以每年推广应用100万m3计，则可为国家节省2亿元人民币。随着该项技术在逐步推广应用过程中的不断完善，必然还将产生更加显著的经济效益和社会效益。
附
图1为本发明建筑物结构柱被折断示意图。其中曲线a为折柱前原框架梁上的弯矩分布图；曲线b为水平力F作用下柱上所受弯矩分布图。图中小圆圈表示梁、柱控制截面处钢筋切断点位置。
附图2为附图1中A-A截面折柱施力图。
附图3为折柱后原框架梁弯矩转变图。其中曲线c为折柱后梁上弯矩分布图；曲线d为梁内支座截面开裂后梁上弯矩分布图。
附图4为柱、梁相继折断结构塌落示意图。
附图5为房屋拆塌后较长构件段二次折断示意图。
附图6为单跨多层结构房屋拆除的平面图。
附图7为单跨多层结构房屋拆除的立体图。
附图8为双跨多层结构房屋拆除的平面图。
附图9为双跨多层结构房屋拆除的立体图。
附图10为多跨多层结构房屋拆除的平面图。
附图6-10中空心箭头表示结构解体方向，实心箭头表示结构作用力方向。
附图11为墙体拆除示意左视图。
附图12为墙体拆除示意右视图。
本发明可按下述方案进一步实施为减小施加于建筑物结构柱上的作用力，在对需要被折断柱施加水平作用力F之前，先将被折断柱的柱中、柱顶、柱底弯矩较大的控制截面处拉区受力主筋切断，以大大减小这些控制截面的抵抗弯矩，使被折断柱能在较小的水平力作用下迅速开裂，折断；同时为使原框架梁能在柱被折断后在结构重力荷载G作用下迅速相继折断，可在折柱前，将原框架梁内支座的下部纵筋和边支座的上部纵筋也预先切断，其中边支座上部纵筋切断点应选在折柱前原框架梁弯矩约等于零的截面处。切断控制截面处的受拉钢筋的目的是使这些截面的最大低抗弯矩Mu降为该截面的无拉筋开裂弯矩Mcr，即Mu＝Mcr；也就是说，截面一旦开裂，就很快失效。柱筋切断将使折断柱水平力F大为减小，使折柱工作变得容易。梁筋切断使结构在柱折断后能发生连续倒塌。
为了能将建筑物结构柱折断，可在被折断柱与反力柱两侧设置反力梁(4)，由预应力筋(2)和锚具(3)联接反力梁(4)，并在反力梁(4)与反力柱之间设置千斤顶(1)，对折断柱施加超强水平作用力F，将其折断；也可在被折断柱旁仅设置反力架和千斤顶对被折断柱直接施加水平作用力，将其折断。结构拆塌后，对于长度较大的梁、柱等构件(5)，可在两梁或柱之间设置支撑钢柱(6)和千斤顶(7)，由支撑拉杆(8)和锚具(9)将支撑钢柱(6)与梁或柱(5)连接，千斤顶(7)对梁或柱施加超强作用力，将其折断。
结构拆除方案一、拆除整体结构1.逐层拆除由顶层开始，从上往下一层一层拆除结构构件。先切断当前所拆层的柱、梁控制截面处的受力主筋，而后，在该层柱中施加水平作用力折断柱，使该层塌落，在塌落过程中梁也被折断。接着，割断柱段、梁段间相连的钢筋，以及板块、梁段间相连的钢筋。最后，采用起重设备把这些已分离的构件段吊离现场。
2.整体折除由底层开始，事先将主要受力柱、梁的控制截面处的钢筋全部切断，而后，对底层柱同时或分批施加侧向作用力，拆塌整个结构，结构构件在塌落过程中被折成段节状，最后，再将构件段间的钢筋割断，并用起重设备把构件段逐个吊起运走，直到清除整个建筑物。
实施例1拆除单跨多层结构房屋
(1)由底层开始，先将房屋纵向两端端柱作为反力柱，取其中一对柱①为被折断柱，切断柱①和与之相连的框架梁控制截面处钢筋，主要是指与柱①相连的纵向框架梁控制截面处下部纵筋和与柱②相连的纵向框架梁控制截面处附近弯矩的等于零处的上部的纵筋，以及与柱①相连的横向框架梁控制截面附近弯矩约等于零处的上部纵筋，仍取房屋纵向两端端柱为反力柱，再取四柱②为被年断柱，并如前述切断柱②和与之相连框架梁的相关钢筋，最后，对柱①柱中施加水平作用力，折断柱①；然后，同时折断底层四柱②，使房屋整体向内倒塌。
(2)将房屋纵向左侧柱作为反力柱，右侧柱作为被折断柱，最后同时折断右侧柱，使房屋向右侧倒塌。反之亦然。
(3)逐开间拆除任选房屋纵向两端柱为反力柱，由近及远折断与反力柱相邻的柱子。使房屋逐开间倒塌，被拆除。
实施例2拆除双跨多层结构房屋向内定向倒塌由底层开始，将左列柱或右列柱作为反力柱，将中列柱①②③④⑤相继折断或同时折断，使房屋结构向内整体倒塌。
向一侧定向倒塌以右列柱为反力柱，从左向右，依次对左列柱和中列柱①②③④⑤施加水平作用力，将左列柱、中列柱依次折断，使房屋向左侧倒塌。反之亦然。
逐开间拆塌结构以房屋纵向一端的3个端柱为反力柱，然后，依次由近及远对其相邻的柱施加水平作用力，每次折断3个柱子，直到拆除整个结构。
实施例3多跨多层和异形结构房屋如同拆除单跨、双跨多层结构一样，可向内定向倒塌拆除，或向一侧定向倒塌拆除，或逐开间拆除。
二、拆除局部结构在房屋加固改造后，常需拆除一些不再需要的柱、墙等构件。拆除这些构件时，可选取与其邻近的柱、墙为反力柱、墙，对需拆除的柱、墙施加水平作用力，并折断和移除这些柱、墙。
三、墙体拆除和砌体结构拆塌方案对于填充墙和砌体结构房屋承重墙，可以在被拆除墙体(10)上设置十字形反力钢梁(11)、预应力钢筋(12)、锚具(13)，在其邻近墙体(14)上设置反力钢柱(15)，反力钢梁(16)，千斤顶(17)，预应力筋(12)，锚具(13)等设备，并将反力钢柱(15)与原有圈梁(18)或楼盖可靠连接，然后，对被拆除墙体(10)施加水平作用力来拆除墙体。
若拆除墙附近已有钢筋砼柱，则可以直接选用该柱为反力柱，来替代反力钢柱。
由此可知，对砌体结构房屋，可以通过拆除底层承重墙来拆塌整个结构；也可以通过从上往下逐层拆除承重墙，逐层清运的办法来拆除整幢房屋。
权利要求
1.一种钢筋砼及砌体结构房屋预应力拆除法，其特征在于在建筑物结构中选取若干根柱作为被折断柱，以其邻近的柱作为反力柱，对被折断柱施加水平作用力。
2.根据权利要求1所述的钢筋砼及砌体结构房屋预应力拆除法，其特征在于在对需要被折断柱施加水平作用力之前，先将被折断柱柱中、柱顶、柱底弯矩较大的控制截面处拉区受力主筋切断，同时将原框架梁内支座的下部纵筋和边支座的上部纵筋也预先切断，其中边支座上部纵筋切断点应选在折柱前原框架梁弯矩约等于零的截面处。
3.根据权利要求1或2所述的钢筋砼及砌体结构房屋预应力拆除法，其特征在于在被折断柱与反力柱两侧设置反力梁(4)，由预应力筋(2)和锚具(3)联接反力梁(4)，并在反力梁(4)与反力柱之间设置千斤顶(1)，对被折断柱施加超强水平作用力，将其折断。
4.根据权利要求1或2所述的钢筋砼及砌体结构房屋预应力拆除法，其特征在于也可在被折断柱旁仅设置反力架和千斤顶，对被折断柱直接施加超强水平作用力，将其折断。
5.根据权利要求1所述的钢筋砼及砌体结构房屋预应力拆除法，其特征在于在砌体结构房屋中选若干片墙作为被拆除墙，以其邻近的墙作为反力墙，对被拆除墙施加水平作用力。
6.根据权利要求5所述的钢筋砼及砌体结构房屋预应力拆除法，其特征在于被拆除墙体(10)上设置十字形反力钢梁(11)、预应力钢筋(12)、锚具(13)，在其邻近墙体(14)上设置反力钢柱(15)，反力钢梁(16)，千斤顶(17)，预应力筋(12)，锚具(13)等设备，并将反力钢柱(15)与原有圈梁(18)或楼盖可靠连接，然后，对被拆除墙体(10)施加水平作用力。
全文摘要
本发明公开了一种钢筋混凝土及砌体结构房屋的预应力拆除技术,它是一种根据建筑物结构受力特点,对主要受力构件——柱(墙)施加超强水平作用力,使之瞬间折断,塌落,以导致建筑物结构迅速被解体的方法。其特点在于在建筑物结构中选取若干根柱(或若干片墙)作为被折断柱(或墙),以其邻近柱(或墙)作为反力柱,对需要被折断柱(或墙)施加水平作用力。本发明具有强静力,无振动,无噪声,少粉尘,远距离遥控和快速定向的特点,适用于钢筋混凝土及砌体结构房屋的整体拆除或局部拆除。
文档编号E04G23/08GK1202563SQ9811140
公开日1998年12月23日 申请日期1998年7月10日 优先权日1998年7月10日
发明者吕志涛, 张继文 申请人:东南大学