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【摘 要】在城市建筑物拆除中，钢筋混凝土框架结构爆破拆除占有重要比重，单层或低层框架结构多采用原地坍塌方式：多层和高层框架结构爆破拆除的主要方式是采用不等爆破高度或等爆破高度横向倾倒拆除(即定向倾倒)。定向倾倒方式下，在爆破方案设计时，主要采用将框架非倾倒方向一侧立柱底部一小段区域爆破疏松，以形成铰链，将倾倒方向一侧立柱基础上一定高度范围内混凝土充分破碎，使之脱离钢筋骨架，当暴露的钢筋骨架达到一定高度、其顶部承受的静压荷载超过抗压强度或达到压杆失稳的临界荷载时，立柱失稳、主筋发生塑性变形，从而促使框架倒塌，合理选取框架结构承重立柱的爆破高度是爆破成功的第一步。
【关键词】爆破高度；框架结构；爆破拆除
1 常见的框架结构爆破拆除的坍塌方式
进行爆破拆除方案设计，首先要针对爆破对象的结构特点，被爆破拆除建筑物周围环境状况、场地条件、以及清渣设备等工程具体要求确定建筑物的坍塌方式，然后再根据坍塌方式进行具体方案设计。目前各种文献资料对钢筋混凝土框架结构坍塌方式的分类方法较多，具有代表性的有以下几种：
(1)框架结构的爆破拆除坍塌方式分为两大类：原地坍塌和定向坍塌。单向折叠坍塌、双向折叠坍塌和内向折叠坍塌均由定向坍塌方式派生出来。原地坍塌适用于楼房的高宽比小于1时的情况，否则爆破量过大，在经济上不合理。定向坍塌是目前最常用的坍塌方式。
(2)框架结构爆破拆除坍塌方式分为定向倒塌、单向折叠、双向折叠、内向折叠和原地坍塌。原地坍塌作为一种坍塌方式，对于框架结构还没有一套完整的理论计算方法和工程实践经验可以借鉴。目前只是在砖混结构建筑物和砖结构房屋中得到少量应用。因此，实际的坍塌方式只有四种，其中定向倒塌是最常用的控制爆破拆除框架结构的坍塌方式。
(3)北京理工大学的梁云明教授把框架结构控制爆破拆除的坍塌方式分为逐段解体和整体定向倾倒坍塌(包括折叠坍塌)，并试图建立这两种爆破坍塌方式的维像理论，其中逐段解体又分为水平向逐段解体坍塌和竖直向逐段解体坍塌，如果框架高宽比不大(小于1)，每层的能量相似系数大于1时，即可采用逐段解体坍塌方式。当框架的高宽比较大，能量相似系数小于1时，应采用整个框架定向倾倒坍塌方式。
基于以上分析，归纳起来，常用的框架结构爆破拆除的坍塌方式(爆破拆除方案)主要有以下几种：定向倾倒坍塌、折叠坍塌(单向连续折叠坍塌、双向交替折叠坍塌、简化折叠坍塌和内向折叠坍塌)、原地坍塌、水平向逐段解体、分向倾倒。无论采用原地坍塌还是定向倾倒，都与爆破高度的选择密不可分。
2爆破高度在拆除爆破中的重要作用
爆破高度的大小可直接影响到建筑物的倒塌方向、倒塌速度、倒塌解体的破碎程度、钻孔、装药、防护等施工的难易程度以及涉及安全的诸多因素。因此，爆破高度是影响拆除控制爆破质量、安全的一个至关重要的参数。
2.1 对倒塌方向的影响
定向爆破中爆破切口的形成以及相对称的爆幅和爆破高度是确定定向 爆破方向准确性的前提条件，三者缺一不可，可谓定向拆除控制爆破的三要素。爆破高度过低、爆幅过小以及两侧的方向控制口设置不对称，都会严重影响倒塌方向。爆破高度落差小，建筑物倒塌时产生蹲坐现象，而使倒塌方向偏移。爆幅过小时，则会产生爆而不倒或倾而不倒。两侧的方向控制口设置不对称，则会产生偏向。
2.2 对建筑物倒塌速度和解体破碎的影响
爆破高度过低时，建筑物的倒塌运动受到一定程度的制约，倒塌运动显得缓慢，不利于物体在倒塌运动过程的解体破碎，往往是倒塌后产生大量大块或大量支撑框架，需要二次破碎、爆破拆除或机械拆除。一座楼多次爆破不能倒塌，而是倾斜而立，究其原因，就是爆破高度不够，没有足够大的扭转力矩，不满足框架失稳的条件。爆破高度过大，由于倒塌的惯性运动和有足够高度的落差，可使建筑物在倒塌运动过程中加速解体破坏；但并不是爆破高度越高越好，爆破高度越高，工作量越大，消耗也越多，费用越高，安全防护难度也越大，还会引起后支撑柱在高处被拉断，出现严重后坐甚至发生反向倾倒。因此，适当的爆破高度是保证定向控制爆破质量和安全的一个决定性参数。在爆破高层框架结构时，还应在框架相关结(节)点部位设置辅助药包，以确保框架倾倒解体以及破碎的可靠性。
2.3 对建筑物倒塌范围和破碎物散布面的作用
定向爆破中，常有建筑物倒塌破碎物散布面和距离不能满足现场条件，甚至危及周围被保护的设施。为了解决这一问题，就必须采用折叠爆破或有意增大爆破高度、爆幅，使其倾倒时产生后坐、下坐、快速解体破碎的物理运动现象，以期缩短倒塌距离，从而达到预定效果。在工程实践中，特别是砖混建(构)筑物如烟囱、塔、楼房等，这是一种行之有效的方法。框架结构的楼房，每一层适当部位均设置一定数量药包，装置相应的延期或瞬发雷管起爆，也能改变倒塌解体的高度，以达到预期目的。
3 选取爆破高度应考虑的主要因素
3.1 合理爆破高度的选取应充分考虑排间跨距和层高的影响，在满足单根立柱失稳的前提下，还必须满足框架整体失稳条件，从而保证整体框架的顺利倒塌。
3.2 爆破立柱裸露钢筋骨架应作为具有初偏心、初弯曲和初应力的小偏心受压杆件来处理，其受力性质在失稳前后不发生突变，始终是压和弯的复合。
3.3 选取合理爆破高度，应充分考虑排间时差的影响。在框架结构爆破拆除中，排间时差是影响单元构件解体的重要因素，应选取合理的爆破高度保证构件有足够的空中解体时间和前部解体构件不对后部结构坍塌产生反向支撑作用。据此有：
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框架结构主要承重立柱的失稳是整体框架倒塌的关键。用爆破方法将立柱基础以上一定高度范围内的混凝土充分破碎，使之脱离钢筋骨架，并使箍筋拉断、主筋向外膨胀成为曲杆，则孤立的钢筋混凝土骨架不能组成整体抗弯截面；当暴露出一定高度的钢筋骨架顶部承受的荷载超过其抗压强度极限或达到压杆失稳的临界荷载时，则钢筋必将发生塑性变形，从而导致承重立柱的失稳。因此，满足上述条件时的立柱破坏高度，可称为最小破坏高度或最小爆破高度 。
5 小结
5.1 爆破高度是影响定向控制爆破中一个不可忽视的重要参数。合理选取承重立柱的爆破高度在钢筋混凝土框架结构爆破拆除中非常重要，它是实现结构整体顺利倒塌的关键，对框架结构的空中解体和下落冲击地面所形成的二次解体影响很大，对控制建筑物塌落运动的稳定性、爆堆范围、防止后坐有着重要的意义。
5.2 爆破高度越大并非爆破效果越好。合理爆破高度应是一个区间值，盲目增大爆破高度并不能取得理想的爆破效果，反而增大了施工、安全防护的难度，更重要的是有可能使后支撑柱折断，框架出现严重后坐、反倒、爆后倾斜等，降低了爆破成功率，却增大了爆破事故发生率。
5.3 最小爆破高度是保证结构失稳的临界条件，所以判别是否为最小爆破高度的标准不应以立柱失稳为依据，而应以结构失稳为依据。据此，可将最小爆破高度定义为：以尽可能小的爆破高度，在结构中形成足够多的破坏点，使结构失稳，进而坍塌。
参考文献
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[4] 李家宝.结构力学[M].北京：高等教育出版社，1999
论文作者:金鹏,王刚,李涛
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第2期
论文发表时间:2016/8/18
标签：高度论文; 框架结构论文; 方式论文; 立柱论文; 建筑物论文; 框架论文; 结构论文; 《低碳地产》2015年第2期论文;