高耸筒体建筑物爆破拆除的倾倒过程力学分析
建筑结构控制爆破拆除的力学分析与应用
建 筑结 构 控制 爆 破拆 除 的力 学分 析 与应 用
施 富强 ， 周 斌
（ 南交通 大学科 技产业 集 团，成都 ６ ０ ３ ） 西 １ ０ １
摘 要 ： 应用运动学 、 动力学理 论建立建（ 筑物控爆坍 落过程的力学模 型 ， 构） 进而研究在非定 常约束
条件 下 坍 落 结 构 的力 学 特 征 。 首 次 提 出 了采 用 延 时 起爆 技 术 时 ， 自 由质 点 系 及 其广 义 坐 标 应 是 建 立 非
ｓ ａ ｔ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｒ ｉ ｐ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ｔ ｇｅ ｔｍ ｅ ｔ ｎ ａ ｅ ｕｓ ｉ ｇ ｎａ ｙ ｄ ｓ ｌ ｃ ｍｅ ｔａ ａ ｈ ｓ ａ ｉ ，ｗａ ｉ ｓ ｕｔｆ ｒ ｒ ｎ ｔ ｉ ｐｅ ． Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｓ ｆｒ ｔ ｐ ｏ ｗａ ｄ ｉ ｈ ｓ ｐａ ｒ ｓ ｄ Ｏ ｈｅ ｆｎ ｎ ｔ ｃ ｕｒ ｔ ｌ ｓ ｉ ｇ ｓ ｃ ｉ ｎｓａ ｄ ｔ ｉ ｅ ａ ｉ ｅ ｃ ｕｌ ｅ ｉ ｅ ａ ｃ ｌ ｔｎ ｎ ｎａｙ ｉ ｇ ｔ ｉ ｄｉ ｇ，ｈｅ ａ ｃ ａ ｅ ｂ ａ ｔｎ ｅ ｔｏ ｎ ｈｅ ｒｄ ｌ ｙ ｔｍ ｏ ｄ ｂｅ ｄ ｆｎ ｄ ｂｙ ｃ ｌ ｕ ａ ｉ ｇ ａ ｄ ａ ｌ ｚ ｎ ｈｅ ｎｏ ｒ ｅ ｍ ｇｒ ｅ ｄｅｆ ｅ ｄｏ ｄｅ ｅ ．Ａｎｄ ｍｏ ｅ ｖ ｒ ｈ ｏ ｌ ｐ ｉ ｅ ｍ ｎｄ ｓａ ｒ ｏ ｖｅ ｔ ｄ ｉ ｔ ｏ ｃ ｄ ｖ ｂｒ ｔｏ ｒ ｏ ｅ ，ｔ ｅ ｃ ｌａ ｓｎｇ ｂ ａ ａ ｌ ｂ ｗｅ ｅ ｃ ｎ ｒ ｅ ｎ ｏ ａ ｆ ｒ ｅ ｉ ａ ｉ ｎ ｓ ｓｅ ｂ ｏ ｙ ｔ ｍ ｙ ｃ ｍｂｉ ｉ ｏ ｔ ｏｌｂｌ ｓｉ ｉ ａ ｔ ｔ ｕ ｔ ｒ ｏ ｄ ｄ ｓ ｒｂｕ ｉ ｎ， ｅ ｐ ｎｓｂｌ ｏ ｈｅ ｂ ｌ ｉ ｎ ｎｇ ｃ ｎ ｒ ～ ａ ｔｎｇ ｔｍｅ ｌ ｇ ｗｉｈ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｌ ａ ｉｔ ｉ ｔｏ ｒ ｓ ｏ ｉ ｅｆ ｒｔ ｕｉｄｎｇ ｓ ｒ ｔ ｒ ｏ ｌ ｐ ｅ ｎ ｉ ｉ ｔ ｇｒ ｔ ｄ ｍｏｒ ｏ ｐ ｅ ｅｙ， ｎ ｕｓ ｏ ｉ ｆ ｅ ｔ ｏ ｏ ｎｄ ｔ ｕｃ ｕ ｅ ｃ ｌａ ｓ ｄ ａ ｄ ｄ ｓ ｎ ｅ ａ ｅ ｅ ｃ ｍ ｌ ｔ ｌ ａ ｄ ａ ｃ ｈｉ ｎ ｎｇ ｅ ｆ ｃ ｎ ｇｒ ｕ ．Ｔｈｅ ｅ ｉ ｅ ｉ ｇ ｎｇ ｎｅ ｒｎ ｐ ａ ｔｃ ｌｒ ｓ ｔｓ ｗｅ ｈａ ｈｅ ｍｅ ｈａ ｉａ ｎａ ｙ ｉ ｓ ｃ ｒ ｅ ｔ ａ ｄ ｃ ｕ ｄ ｂ ｅ ｏ ｈ ｏ ｅ ｉ ａ ｓｓ ｏ ｒ ｃ ｉａ ｅ ｕｌ ｈｏ ｄ ｔ ｔ ｔ ｃ ｎ ｃ ｌａ ｌ ｓｓ ｗａ ｏ ｒ ｃ ｎ ｏ ｌ ｅ ｕｓ ｄ ｆ ｒ ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌｂａ ｉ ｆ ｃ ｍｐｕ ｅ － ｉ ｅ ｏ ａ ｏ ｔ ｒａ ｄ ｄ ｐｒ ｇｒ ｍｍｉ ｎｄ ｄ ｎａ ｉ ｉ ｌ ｔｏ ｆｂｌ ｓ ｉ ｇ ｄｅ ｏ ｉｉ ｎ． ｎｇ ａ ｙ ｍ ｃ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｏ ａ ｔｎ ｍ ｌ ｏ ｔ
高耸(高层)建筑物拆除爆破倒塌过程模拟
高耸（高层）建筑物拆除爆破倒塌过程模拟近年来,控制爆破技术在高耸和高层建筑物的拆除工程中被广泛采用,然而以往采用的半经验半理论的拆除爆破设计模式已经难以满足爆破质量和安全控制等方面的工程需要。
针对钢筋混凝土烟囱双向折叠倾倒方案,将烟囱的折叠倾倒过程简化为双连杆的折叠下落运动,建立起相应的动力学模型,编制了数值求解程序,以开展烟囱折叠倾倒过程模拟。
理论分析和数值模拟表明,采用双向折叠定向倾倒方案拆除钢筋混凝土烟囱时,其上部切口的位置和上下切口起爆时差是直接关系到整个方案的成败关键参数。
要保证两段筒体有理想的折叠过程及良好的触地状态,一方面要求上下筒体的长度之比l<sub>1</sub>/l<sub>2</sub>>1,也即须保证上切口位置在半烟囱高度以下;另一方面,上下切口起爆时差必须满足烟囱折叠倾倒的运动学要求,并防止因起爆时差过长而导致上段筒体发生塌落式下坐。
本文运用所建立的模型和方法对武汉市阳逻化肥厂厂区内一钢筋混凝土烟囱的双向折叠倾倒爆破拆除实例进行了分析,计算结果与实际情况比较吻合。
根据高耸钢筋混凝土筒形建筑物的结构特点,采用弹模等效的原则,建立了拆除爆破过程中支撑筒壁断面受力破坏过程的力学模型,可计算筒体倾角较小时支撑断面上的应力分布情形,从而判断支撑筒壁的破坏状况,为爆破切口等的设计提供参考。
针对框架结构失稳倒塌过程的特点,提出了采用有限单元法和多刚体动力学法相结合的方法,可对框架结构失稳倒塌过程进行模拟。
先运用有限元法对结构的失稳解体状况进行分析,将失稳后的结构抽象为多刚体动力学模型,再运用多刚体动力学仿真系统求解该动力学模型,得到框架结构不同时刻的失稳、破坏、倒塌过程和堆积状态等情况。
采用该方法对一框架结构的水平逐跨解体爆破方案进行了模拟,计算结果比较理想。
高耸烟囱控制爆破拆除施工技术要点分析
高耸烟囱控制爆破拆除施工技术要点分析摘要：随着城市化程度的提高，旧城改造新城规划使得越来越多的高耸烟囱需要拆除，目前对高耸烟囱的拆除主要采用的是爆破技术。
本文主要就控制爆破拆除技术的原理、建筑物倒塌的三种方式以及爆破参数的却等等进行阐述。
关键词：高耸烟囱；爆破；控制爆破引言：随着我国城市的建设发展，城市规划日益现代化，这就带来城市中很多高耸烟囱优待拆除。
困难的是这种建筑总是处于人口密度大、周边建筑物多的地区，这就给拆除工作带来不小的挑战。
如果使用一般的拆除方法不但施工成本高施工时间长，安全性也难以保证，因此伴随着科技的的发展使用控制爆破理论来对高耸烟囱进行拆除的技术应运而生并受到广泛欢迎。
1.控制爆破拆除原理及方法爆破指的是通过炸药爆炸时产生的巨大能量对建筑物做机械功导致建筑物的破坏。
目前，定向倒塌、折叠式倒塌以及原地坍塌是控制爆破拆除烟囱的三种主要方法。
这三种方法要在实际应用根据待拆除烟囱所处的地理位置，地质因素等条件确定具体采用何种拆除方法。
控制爆破拆除的原理是利用爆破形成缺口来破坏建筑物的稳定性，同时通过自重力矩作用下达到拆除建筑物的目的。
在爆破切口形成后爆破切口平面的预留的支撑部分会形成“塑性铰”，爆破切口以上的筒体倒塌，其过程主要有四个阶段，初始阶段失稳、随后倾倒旋转、运动解体和塌落堆积。
当烟囱形成多段切口时，“塑性铰”连接的多体的折叠下落，烟囱将发生折叠倾倒运动。
初始失稳是在支撑部大于“塑性铰”的抵抗弯矩而形成的，烟囱体自重对切口支撑部偏心重力所形成的弯矩和各段烟囱体相互作用。
倾倒旋转可用变拓扑多体系统动力学描述，是各切口依次爆破延时烟囱上段由单体倾倒时间拓扑切换点转变到多体系统的变拓扑运动。
运动解体是切口支撑部在当烟囱各体间作用力大于“塑性铰”的动力强度后延时断裂，由动力拓扑切换点逐步运动解体，烟囱也从多体系统分解为若干离散体继续进行相应的拓扑运动。
并且步入塌落堆积阶段，正如离散多体系统运动动力分析法描述的那样。
40m高烟囱爆破拆除技术与分析
爆管雷管起爆 ， 整个网络采用 多段微差起爆 网路 ， 由高 能 电容式起爆 器 一次 点 火 起爆 。本 烟 囱爆 破 切 口区 中 所有炮 孔 以设 计 的倾 倒 中心线 为对 称轴 ， 采用 一个 段别 雷管 起爆 。
在倾 倒前 方 １ ０ ５ ｍ外 设置 警戒线 。侧 方后 方各 ５ ｍ。 ０ ４ 爆破 效果 ２０ 年 １ ０９ Ｏ月 ２ ３日下 午 ６点 ２ Ｏ实施 爆 破 。起 爆
后， 整个烟囱失稳倾斜 ， 烟囱倒塌过程 中上部 ２ｍ处断 ０ 裂， 但仍按预定方向倾覆 ， ４ 内倒塌触地 ， 在 ｓ 且倒地后 破碎 充分 ， 向倒 塌 方 向准 确 ， 堆 高 １７ 爆 堆最 大 定 爆 ． ｍ， 宽度 ７ 爆 破后 周 围环 境 均安然无 恙 ， 破取 得 圆满成 ｍ， 爆
图 １ 烟 囱爆 破 环 境 示 意 图 图 ２ 爆 破 切 口展 开 图
待拆 除烟 囱全 高 ４ｍ， ０ 系砖结构 。地坪处外 直径 约 ４５ ．ｍ。烟囱底 部 简体 为 水 泥砂 浆 砖砌 体 ， 自外 向 内分
２ ２ 爆 破参数 设计 ．
别为承重砖壁（ ５ｃ 、 约 ０ｍ）隔热层和耐火内衬， 总厚度 约为 ７ｃ ０ｍ。 ２ 控制爆破方 案 根据该烟囱 自身结构和周围环境条件 ， 为确保安 全， 采用定 向倒塌爆破拆除方案 ， 使烟囱向正南方 向倒
防护措施 。从上 述安 全验算 可 知 ， 破振 动产生 的影 响 爆 不大， 主要 是 防止爆 破飞 石及触 地产 生 的二次 飞石 。具 体安 全 防护措施 有 ： （） 爆 区炮 眼全 部覆 盖 遮 挡 ， 草 袋 和竹 排 交 替 １对 用
覆 盖炮孔 ， 以减 少飞石 飞 出速度 和距 离 ； （） ２ 采用 毫秒微 差起爆 技术 ， 小一 次起爆 药量 ； 减 （ ） 当增 大爆破 安全 警戒 范 围 ， ３适 以爆 破 区为 中心 ，
论爆破技术在高耸建筑物拆除中的应用
论爆破技术在高耸建筑物拆除中的应用
高庆 夏发贤 当涂县征迁安置事务管理局 安徽马鞍山 ２ ４ ３ １ ０ ０
结合实际工作
经验， 阐述 了高耸建筑物定向倾倒控制爆破拆除技术的设计过程。 【 关键 词ｌ旁壁 拆 除； 砖混结构； 拆 除爆破 ； 安 全防护
砖砌体 厚ｃ ｍ 炸药量耗ｋ ｇ ｍ 钢筋砼 厚ｃ ｍ 炸药 量耗ｋ ｇ ／ ｍ
３ ７ ４ ９ ６ ２ ７ ５
８ ９
２１ ０ ０ ２ ５ ０ ０ １ ３ ５ ０ １ ４ ５ ０ ８８ ０ ９ ５ ０ ６ ４０ ６ ９ ０
口 展开形 状如下图所示 。
底线 距离地面的高度Ｈ ， 通常为０ ． ５ ｍ ０ ． ８ ｍ， 当建筑物 的厚度尺寸 大， 取大值 ， 反之 取小值 。 为便于下排 炮孔钻孔施 工和下 部堆 积爆 渣 ， 切口 底线 一 般不 紧贴地平 布置 。 当钢 筋混 凝 土式 建筑 物壁 厚 不大 时 ， 为减 少后坐 ， 可 降低其 高度值Ｈ ； 当建筑 物底部 有开 口的， 且开口 有 可 能 会使建筑 物倒 偏或后座 时， 可 提高切 Ｅ ｌ 底 线距离地面 的高度 ； 有时 为 了减 少倾 倒方 向的爆渣堆 积长 度， 也可提 高切 口 位 置， 但切 口底线 距离 地 面的 高度太 高时， 要 搭设作业平 台， 这样会 增加 工作量 ， 提高 拆除 费 用。 ２ ． ４ 定向窗 定 向窗是为 减少主爆 孔数 量和 确保倾 倒方 向而 在切 口 处预 凿 的小 窗 口， 也可利 用建筑 物 自身的门窗等 作为定 向窗。 切 口两侧的定 向窗 ， 要 大 小 相同 ， 与倾 倒 中心 线 相对 称 ， 定 向窗 高与 切 口高 度相 同 ， 宽 为 ０ ． ５ ＂ ２ ． ０ ｍ， 定 向窗初定后要进行静 态支撑 安全校核 ， 以防定 向窗开口尺 寸过 大 。 定 向窗切割 面需平 整且无 内伤 ， 以确 保两定 向窗的 抗压 强度接
案例分析
拆除爆破案例分析案例分析1：（1）你对高效、安全、环保拆除爆破技术是如何理解的？（2）为确保拆除高效、安全、环保应采取哪些有效措施？通过定量化的爆破设计、精心的爆破施工和精细化的爆破管理，进行炸药爆炸能量释放与介质破碎、抛掷等过程的控制，既达到预期的爆破效果，又实现对爆破有害效应的控制，最终实现安全可靠、技术先进、绿色环保及经济合理的爆破作业。
高效—推广应用爆破新技术、新工艺、新器材和新仪表，安全—环保—对爆破有害效应进行控制（爆破地震波、爆破冲击波、飞石、噪音、粉尘和有毒有害气体）。
案例分析2：100m高钢筋混凝土烟囱三段折叠爆破拆除上下缺口延期间隔时间的选择，是决定高耸建筑物能否按设计结果实现折叠倒塌的关键问题。
（1）采用三段双向折叠倒塌时如何选择缺口延期时间？上下缺口之间的起爆时差主要由两个方面决定：一是避免上段筒体塌落时后坐，保证初始阶段的倾倒方向；二是两段筒体折叠及落地状态要满足要求，由此，确定上下缺口合理起爆时差时：1）应使上缺口先形成，并保证下缺口起爆时，上部筒体已有定向倾倒的趋势，在上下缺口时差选择过程中可以考虑允许上部筒体已偏转1°~2°2）在支撑断面整体发生屈服破坏以前，下部缺口必须起爆。
3）在上缺口位置确定的条件下，选择的合理起爆时差，使烟囱落地状态达到预定的效果。
此外，下缺口起爆后，由于下段筒体产生加速度，上段筒体的后坐力会降低，说明缩短起爆时差有利于防止上段筒体的后坐，因此，应尽量缩短上下缺口之间的起爆时差。
（2）如果中缺口、下缺口延期时间偏小或过大将会出现什么后果？如果中缺口、下缺口延期时间偏小，会造成下缺口已经起爆而中间段的筒体还没有达到产生定向倾倒的趋势。
如果中缺口、下缺口延期时间偏大，会导致中间段筒体产生后坐，进而影响下段筒体的倾倒方向。
案例分析3：对于结构不对称的高大建筑物，拆除爆破时应如何有效控制其倒塌方向、爆堆范围及楼体落地的冲击振动？从预处理（在保证整体结构不失稳的前提条件下）、空中解体、多缺口、立体延期、分区起爆等方面进行控制，达到有效控制倒塌方向、爆堆范围和塌落振动的目的。
高烟囱爆破拆除倾倒折断力学分析
1
引
言
胜等[7]通过有限元方法对建（构）筑物的爆破拆除 过程进行了数值模拟。据此对钢筋混凝土烟囱发生 空中折断的机制及位置进行了判断。 鉴于高耸钢筋混凝土烟囱是否发生空中折断主 要取决于自身结构设计参数，本文针对烟囱设计手 册中不同高度的钢筋混凝土烟囱，根据烟囱截面所 受的荷载及极限承载能力，从受弯破坏和受剪破坏 两方面对烟囱倾倒过程中的筒壁安全性进行分析， 对破坏折断机制进行判断，并计算出折断的具体位 置，以解释高耸钢筋混凝土烟囱爆破拆除倾倒折断 的原因，找出其力学规律。
圆筒， 并且假定烟囱倾倒的支点在烟囱轴线的底部， 可以得到任一截面的外半径和内半径：
R R2 Kl ; r r2 kl K ( R2 R1 ) / H ; k ( r2 r1 ) / H
（ 1）
式中： K 为烟囱筒壁外半径变化率； k 为烟囱筒壁 内半径变化率；R1 为烟囱顶部外半径；R2 为烟囱底 部外半径； H 为烟囱高度； l 为任一截面到转动支点的 距离。 取一高度为 dl 的单元体，此时的倾角为 ，单 元体受力分析如图 1 所示，图中 为烟囱筒壁密 度；S (l ) 为单元体截面面积；vl 为单元体转动速度；
461
V A1 ( H )
H 2 ( R1 R2 2 R1 R2 r12 r2 2 r1 r2 ) 3 （11）
2
立的半理论、半经验实用计算公式[10]。偏心受压构 件斜截面极限抗剪能力 Qu 为
Qu 0.2 f ck S (l ) 1.25 f ykv Asv 0.07 Pl （15） 1.5
460
岩
土
力
学
2011 年
2
烟囱倾倒过程中筒壁的受力分析
高耸建筑物定向爆破倾倒时的后座及其对策
,
用 控制 爆 破 拆 除 高耸建 筑物
`
,
大多 采用
实 践表 明
,
爆 破 时 常 常出 现
。
后座
”
现象
。
然而
,
在鳞次 栉 比 的建 筑
。
,
其 倒 塌 范 围 往往 极 为 有 限
。 ,
爆 破 时 若控制不 好
,
,
后 座 距 离将 超 过 允 许 范 因此
,
有 可 能 造 成 意 想 不 到 的严 重 后 果
,
雪
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,
,
则 同 时 受 到两 个力 作用
,
:
弯矩 M
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在 此 二力 作用 下
, ,
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外侧受拉
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且 外 缘 k 点 拉应 力最 大
Hale Waihona Puke 其值为:.
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式中
,
I 为 保 留 筒 壁 断 面 对 中性 轴 (
保 留反方 向 的 柱 ( 壁 )
或亦 爆 破 一 定 高 度
,
。
这样
,
物 在爆 破时 即 因 自身 的 重 力作 用 产 生 偏 心 力 矩 ( 一 ) 筒式 烟 囱 ( 水塔 )
呈失稳状 态
冷却塔爆破拆除倒塌机理分析
冷却塔爆破拆除倒塌机理分析【摘要】以北京京丰热电厂150m高烟囱和95m高钢筋混凝土双曲线冷却塔为例，分析其爆破拆除后倒塌的特点，从而得出两者在爆破切口角形成后的异同。
结果表明，冷却塔的破坏属于壳体失稳，不同于烟囱的刚体破坏。
采用预先在冷却塔身切割竖向切缝，可以减小其刚度，使其在倒塌中解体更充分，效果更好。
【关键词】爆破拆除；双曲线冷却塔；爆破切口角；竖向切缝自二次世界大战以后，拆除爆破技术逐渐发展起来，并且在过去的六七十年里取得了辉煌成就，目前它已成为工程爆破的一个重要组成部分。
现如今，关于框架结构、高耸结构、基础、桥梁等的爆破拆除，其计算理论或经验公式己经比较成熟，在实践中也取得了很好的效果。
但对于一些结构比较特殊的建（构）筑物的爆破拆除，系统的理论研究尚显不足，只能以工程实践取得的经验数据为主要设计依据，其中，双曲线冷却塔就有待进一步研究。
1997年5月，铁道部第三工程局刘宏刚等[1]，利用爆破手段拆除了太原第一热电厂一高度40m，底面直径30m的冷却塔，这是双曲线冷却塔爆破拆除的较早的一个工程案例。
2002年1月底，大连理工大学和辽宁工程技术大学崔玉璞、何庆志、李守巨等[2]，爆破拆除了阜新发电厂里一座高度为54m，底部直径为46m的冷却塔。
2004年12月，白立刚[3]等在太原第二热电厂拆除的一个高度为70.15m，底部半径为59.14m的冷却塔。
刘宏刚，白立刚，李俊[4]通过不同直径和角度的冷却塔定向爆破时间，讨论了各种冷却塔爆破的切口问题。
李守巨，上官子昌，张立国等[5]理论上研究了冷却塔拆除爆破的倾倒条件，提出了结构极限弯矩和倾倒力矩的公式。
0.工程概况北京京丰热电厂有一工作多年的95m高冷却塔和150m高烟囱，由于污染严重，两者于2011年都被爆破拆除。
冷却塔为钢筋混凝土双曲线圆筒型，高95m，底部直径59.264m，上部直径31.526m，高宽比1.6。
筒壁厚70cm（底部）至14cm （喉部）不等，下部为24对预制钢筋混凝土X型支柱，截面550mm×650mm，高11.5m，上有钢性环圈梁截面550mm×1235mm，立柱主筋为14?25，箍筋为?10@150，筒壁底部配筋为2×4?16，?16@200。
非对称结构高耸建筑物爆破倒塌方向的实例验算与分析
用从 ｇ点 到 ｂ ｃ点 连 线 所 在 的 中性 轴 逐 渐 线 性 减 、
最 终算 得偏 角 为 ： ：＝ ｔｎ ａ ） １．６ ） ４８
Ｍ ： １ ｃＯ＋ ２ ｃ（去 ＋ ３ ｘ Ｍ ×。。 Ｍ ×。 ） Ｍ × ｓ ｓ—
惴（ ） × （ ＋ ） ： ＋
１ ５ ８ ６×１ （ ・ ０．２ ０ Ｎ ｍ）
ｓ（ ｉ ｎ
）＋ ×ｓ （ 忆 ｉ ｎ
） ：Ｍ。 ｉ 。＋Ｍ２×ｓ （ × ｎ ０ ｉ ｎ ｉ（ ｎ ） ×ｓ （ ＋ ｉ ｎ ）＋Ｍ３× ）
Ｉ Ｓ ６ １—２ ０ Ｓ Ｎ １７ ９ｏ Ｃ ３—１ ４ ／ Ｄ Ｎ４ ３７Ｔ
采 矿技 术
第１ １卷
第 ５期
２１ ０ １年 ９月
Ｓｐ ０ １ ｅ ．２ １
Ｍｉｉ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ，Ｖｏ ． ， ｏ ５ ｎ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ １ １ Ｎ ． １
非 对 称 结 构 高 耸 建 筑 物 爆 破 倒 塌 方 向 的 实 例 验 算 与 分 析
１ 示。 所
２ 几点假定
烟囱、 水塔等高耸结构构筑物的爆破拆 除是一 个动力作用及破坏坍塌运动过程。从静力学上看 ， 这个 过程存 在 压缩 、 切 、 转 等作 用 效 应 ； 动 力 剪 扭 从 学上 看 ， 存在 爆炸 应力 波作 用等 效应 。总 的来 说 ， 还 其 作 用效应 的影 响因素 非常 多 ， 内在机 理非 常复 杂 ， 全面深入揭示其机理 ， 需要从结构、 材料 、 动力作用 等多方面进 行理论研究 、 数值模拟 以及 实验验证 。 为 了使计算不至于太 过复杂 ， 而另一方面又能保证 计算结果 的合理有效性， 作如下假定 ， 简化坍塌过程 中的受力 作用 。 （ ）结构 中由同种材料组成的部分为均质体 ； １
高层建筑爆破拆除技术解析
龙源期刊网 高层建筑爆破拆除技术解析作者：张翔陈中龙来源：《科学大众》2019年第08期摘; ;要：目前，爆破拆除技术已经成为高层建筑拆除施工中最常使用的施工方式，文章对其原理及倾倒条件进行研究，合理选择爆破拆除施工方案，能够有效提升爆破拆除技术水平，提高高层建筑拆除工作的效率，进而减少危险事故的发生，维护居民财产安全。
文章对此进行了分析。
关键词：高层建筑;爆破拆除技术;危险事故爆破拆除不仅具有经济、快速的特点，而且在拆除作业中能够降低粉尘、噪音及人工等的消耗，既提高了拆除工作的质量，也降低了拆除成本。
不过在使用该技术的过程中，仍存在一些问题需要人们大力关注并深入研究，然后制定合理解决措施，避免危险的发生。
1; ; 爆破拆除的基本原理及倾倒条件高层建筑爆破拆除的原理为：利用炸药爆炸时产生的能量作用力来破坏建筑承重结构，使其处于失稳状态下，之后在建筑自重下，按照爆破产生的转动铰链使物体沿着一定轨迹进行下落或倾倒。
高层建筑爆破拆除的倾倒条件如下。
（1）立柱失稳条件，是建筑结构倾倒的必然条件。
爆破拆除技术就是通过炸药爆炸的作用力破坏立柱结构，破坏结构中的各种应力，从而使骨架出现不同程度的弯曲、断裂，并在上部荷载作用下，出现失稳的情况，以满足拆除要求。
在设计过程中，为了加强立柱失稳效果，需要对爆破缺口的高度在倾倒时的倾覆力矩进行分析和研究，从而确保各项参数设置的合理性。
（2）倾覆力矩条件，倾覆力矩是促进建筑立柱失稳的关键条件，只有加强倾覆力矩设置的合理性，才能保证建筑物的顺利倾倒。
一般情况下，建筑倾覆部分触地瞬间的倾覆力矩应该大于零。
且随着建筑高度的增加，倾覆力矩也应该不断加大，以促进建筑倾倒的顺利进行。
（3）转动铰链的设置，转动铰链是为建筑物倾倒提供支点的关键要素，如果转动铰链过于脆弱，将很难承受倾覆力矩的荷载压力，在倾倒过程中，轨道会发生一定的偏离，引发危险事故。
2; ; 爆破拆除方案的选择。
钢筋混凝土烟囱爆破拆除倒塌与受力过程研究
钢筋混凝土烟囱爆破拆除倒塌与受力过程研究褚怀保;徐鹏飞;叶红宇;杨小林【摘要】以高速摄影监测、数值模拟结果为基础，对钢筋混凝土烟囱爆破拆除倒塌过程及保留筒壁受力过程与状态进行综合分析研究。
烟囱倒塌经历爆破切口形成、中性轴形成、定轴转动及塌落触地4阶段。
爆破切口形成后保留筒壁须有0．5～3．0 s稳定阶段保证在荷载重新分布过程中中性轴的稳定形成。
爆破切口形成后初始短时间内保留筒壁均承受压应力，随中性轴形成出现受压、受拉区；定向窗锐角顶点处应力集中程度较高，先发生破坏，且内侧承受压应力大于外侧。
该研究对进一步完善钢筋混凝土烟囱精确爆破拆除理论具有重要的现实意义。
%Basedonthehigh-speedphotographymonitoringresultsandnumericalsimulationresults,thecoll apse process and load-bearing process of reinforced concrete chimney during blasting demolition were analysed comprehensively.The collapse process of reinforced chimney experiences four stages,including the formation of blasting cut,formation of neutral axis,fixed-axis rotation and collapsing touchdown,the remained supporting segment should have a stable stage of 0.5 ~3.0 s to ensure a steady formation of the neutral axisin the process of load redistribution.The remained supporting segment retains a short duration of compressive stress state after the formation of a blasting cut,and then compressive areas together with tensile regions will appear.At the top point of the acute angle of directional window, there is high degree of stress concentration,so,here,the structure will be destroyed at first,and at the medial part larger compressive stress exhibits.The resultshave important practical significance for improving the theory of accurate blasting demolition of reinforced concrete chimneys.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2015(000)022【总页数】5页(P183-186,198)【关键词】钢筋混凝土烟囱;爆破拆除;倒塌过程;受力过程;数值计算;高速摄影【作者】褚怀保;徐鹏飞;叶红宇;杨小林【作者单位】河南理工大学土木工程学院，河南焦作 454000;中国矿业大学，北京 100083;河南理工大学土木工程学院，河南焦作 454000;河南理工大学土木工程学院，河南焦作 454000【正文语种】中文【中图分类】O389Collapse process and load-bearing process of reinforced concrete chimney during blasting demolitionKey words:reinforced concrete chimney; blasting demolition; collapse process; load-bearing process; numerical simulation; high speed photography随我国上大压小、节能减排政策提出，烟囱拆除工程量及周边环境复杂程度不断增多增大。
烟囱定向爆破拆除倒塌过程
第 ６ 期
爆
炸
与
冲
击
Ｖｏ ． ０ ＮＯ ６ １３ ， ．
ＮＯＶ ．， ２Ｏ１ ０
２１ ０ ０年 １ １月 文 章 编 号 ：１ ０ １ ５ （ ０ ０ ０ — ６ ７ ０ ０ 卜 ４ ５ ２ １ ） ６０ ０ — ７
ＥＸＰＬ０ ＳＩ Ｎ ＮＤ ｏ Ａ ＳＨ Ｏ ＣＫ Ａ Ｖ ＥＳ Ｗ
烟 囱定 向爆 破 拆 除 倒 塌 过 程
言志信 ， 叶振辉 ， 刘培林
（ ． 部 灾 害 与 环 境 力 学 教 育 部 重 点 实 验 室 ， 肃 兰 州 ７０ ０ ； １西 甘 ３ ０ ０ ２兰州大学土木工程与力学学院 ， 肃 兰州 ７００） ． 甘 ３０ ０
摘 要 ：针对 烟 囱 爆破 拆 除 ， 过 建 立 烟 囱倒 塌 的力 学 模 型 ， 用 数 学 方 法 推 演 了 烟 囱最 大 弯 矩 区 域 和 最 通 运 大 剪 应 力 区域 。此 外 ， 用 有 限元 软 件 ＡＮＳ Ｓ Ｌ － ＹＮ 对 烟 囱倒 塌 过 程 进 行 了 数 值 模 拟 ， 与 实 际 倒 塌 采 Ｙ ／ ＳＤ Ａ 并 过 程 相 比较 。数 值 模 拟 结 果 表 明 ， 距 离 地 面 约 １３ １２和 ２ ３处 ， 体 有 应 力 集 中现 象 ， 些 部 位 在 烟 囱 倒 在 ／ 、／ ／ 简 这
＊
收 稿 日期 ： ０ ９ ¨一 ３ ２ ０ 一 ２ ；修 回 日期 ：２ １ — ３ ２ ０ ００—２ 基 金 项 目 ：甘 肃 省科 技 支撑 计 划 项 目（ ０ １ ＫＣ ０ ９ ； 肃 省建 设科 技攻 关项 目（ Ｋ２ １ 一 ３ １１Ｇ Ａ １）甘 Ｊ Ｏ Ｏ４ ）
作 者 简 介 ：言 志信 （９ １ １ ６
高耸建筑物倾倒过程中的断裂判据
大 大增 加 了施 工费 用 ， 且也 增加 了不 安全 因素 。 而 有
关 高 耸 建 筑物 倾 倒 过程 中 的断 裂 问题 在 文 献 ［ ， ］ １２ 中进 行 了一些 有益 讨 论 ， 但在 文 献 ［ ］ １ 中并 未 给 出发 生 断裂 的 判据 ， 文献 ［ ］ ２ 中虽 然 给 出 了 断裂 的判 据 ，
摘 要 ： 用 理 论 分 析 与 数 值 计 算 的 方 法 对 高 耸 建 筑 物 爆 破 拆 除 中 建 筑 物 倾 倒 过 程 中 的 内 力 采 进 行 了 分 析 计 算 ， 到 了 内力 的 演 化 规 律 。 同 时 提 出 了建 筑 物 倾 倒 过 程 中 发 生 断 裂 的 判 据 ， 由此 得 并
安全 。 不 仅严 重 制约 了爆 破 理论 的进一 步发 展 ， 这 而
此， 有必 要 对 高 耸建 筑 物 在 倾 倒 过 程 中 的断 裂 问题
进 行 进一 步 的探讨 。
且有 损 爆破 工 程本 身 所 特有 的竞 争力 。对 于高 耸建 筑 物 的爆 破 拆 除 ， 响 爆 破 安 全 的 两个 主要 因素 为 影 建 筑物 的倾 倒 方 向与 倒 塌长 度 。 于倾 倒方 向 ， 对 一般
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第 ３ ３卷 第 ６ 期 ２０ ０ ２年 ｌ 月 １
太
原
理
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大
学
学
报
Ｖ ｏ ．３ Ｎｏ．６ １ ３ Ｎ ｏ ２０ ＹＵＡＮ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
的倒 塌 长度 与 实 际 倒 塌 长 度 有 较 大 出入 ， 能 够 有 不
建筑物推倒拆除过程的动力学模拟研究
建筑物推倒拆除过程的动力学模拟研究建筑物推倒拆除是现代城市更新和重建的常见环节之一。
在拆除建筑时，为了确保安全、高效和可持续性，必须使用专业的机械设备，如推土机、挖掘机、破碎锤等，但是这种拆除过程往往会对周围的环境和结构造成一定的影响，因此需要对拆除过程进行动力学模拟研究，以确定最佳的拆除方案。
动力学模拟是利用计算机技术来模拟物体的运动和交互过程。
在建筑物拆除中，动力学模拟可以帮助工程师和技术人员预测建筑物在拆除过程中的受力和变形情况，以及评估使用不同机械设备和拆除方法的效果。
因此，动力学模拟技术在建筑物拆除中扮演着重要角色。
建筑物拆除的动力学模拟主要分为两类，一类是针对整栋建筑物的模拟，另一类是针对局部结构的模拟。
对于整栋建筑物的模拟，需要考虑其结构的复杂性和潜在的不确定性，因此常常使用有限元分析（FEA）或其他计算力学方法进行模拟。
在FEA中，建筑物的结构被分解成许多单元，每个单元具有特定的材料和物理性质，然后使用先进的数值算法来模拟单元之间的相互作用。
使用FEA可以帮助工程师预测建筑物在拆除过程中的应力、变形和破裂等情况，以确定最佳的拆除方案。
对于局部结构的模拟，常采用离散元分析（DEA）或者其他颗粒材料模型进行模拟。
在DEA中，建筑物的结构被分解成许多离散的颗粒，每个颗粒具有一定的形状、大小和物理性质，然后使用物理定律和数值算法来模拟颗粒之间的相互作用。
使用DEA可以帮助工程师预测局部结构在拆除过程中的应力、位移和裂纹等情况，以确定最佳的拆除方法和机械设备。
除了动力学模拟之外，建筑物拆除还需要考虑许多其他因素，如环境保护、物资回收和施工安全等。
因此，在动力学模拟的基础上，需要综合考虑各种因素，制定全面的拆除方案，并实施安全和有序的拆除过程。
总的来说，建筑物拆除过程的动力学模拟是一个十分复杂和细致的工作，需要进行周密而详细的计划和分析，以避免安全事故和环境污染的产生。
在未来，随着科技的不断发展和创新，建筑物拆除的动力学模拟技术也将得到不断改进和完善，为城市更新和重建提供更好的支持和服务。
框—筒结构建筑物的折叠爆破拆除分析
框—筒结构建筑物的折叠爆破拆除分析[摘要]高层建筑增加了拆除工作的难度，因此框-筒结构的高层建筑物需要对其采取折叠爆破的拆除方式进行，以提高建筑结构拆除的整体性。
本文先是对数值计算方法进行了概述，随后又对模型与爆破方案进行了阐述，最后对数值模拟结果的比较进行了分析。
[关键词]框-筒结构建筑物折叠爆破拆除爆炸在超高层建筑物中，建筑结构的刚度都很大，并且建筑物的高度少则百米，多则几百米。
如果遇到地震等自然灾害的破坏之后，很难通过机械设备和人工作业的方法对其进行拆除，更何况此类建筑物，多处于城市的中心位置，且周围的人流较为密集，爆破拆除也没有优势显现，难度很大。
目前，我国对于框-筒结构建筑物进行研究和分析较少，且还不受到重视，就目前我国已有的与框-筒结构建筑物的折叠爆破拆除分析有关的资料中得知，大多数都是使用有限元软件对其进行研究和分析。
1数值计算方法数值的计算可以通过有限元软件进行，当在有限元软件中使用中心差分类型的时间积分法时，时刻t处的加速度就可以使用下面的公式进行表示：at=（Ftext-Ftint）/M （1）在公式（1）中，Ftext——承受的外部力的矢量；Ftint——承受的内部力的矢量，Ftint可以这样表示：Ftint=∑（∫ΩBΥσndΩ+Fhg）+Fcon，公式中，Fhg——沙漏电阻；Fcon——接触力。
速度与位移可以表示为：νt+Δt/2=νt-Δt/2+αtΔtt（2）；μt+Δt=μt+νt+Δt/2Δtt+Δt/2（3）；在公式中，Δtt+Δt/2=5（Δtt+Δtt+Δt）。
在方程式的应用过程中，既不需要对刚度矩阵进行转换，也不需要收敛检查内部矢量中的非线性问题。
比较有利于框-筒结构建筑物发生大变形、大位移时的研究。
2模型与爆破方案在一建筑物结构中，建筑物的结构高是63m，建筑物东西之间的距离为32米，南北之间的距离为42.3m，总共是19层，大楼由于遭遇火灾的破坏，很多的框架结构已经出现倒塌的现象，但是大楼中的电梯的筒形结构还存在着，因此也符合框-筒结构建筑物的要求。
烟囱定向爆破拆除倒塌过程
Ｒｙ ＝ Ｒ２ －
Ｒ２ －Ｒ１ ｙ Ｈ
＊
； 修回日期 ： 收稿日期 ： ２ ０ ０ ９ １ １ ２ ３ ２ ０ １ ０ ０ ３ ２ ２ － － － －
） ； ） 甘肃省建设科技攻关项目 （ １ ０ １ １ Ｇ Ｋ Ｃ Ａ ０ １ ９ Ｊ Ｋ ２ ０ １ ０ ４ ３ 基金项目 ：甘肃省科技支撑计划项目 （ － ： （ — ） ， ， ， ， 。 作者简介 言志信 男 博士 教授 博士生导师 １ ９ ６ １
［４］ ， 选取经典塑性随动模型 ＭＡＴ＿ 本构关系为 Ｐ Ｌ Ａ Ｓ Ｔ Ｉ Ｃ＿ Ｋ Ｉ Ｎ ＥＭＡＴ Ｉ Ｃ１ 根据模拟的实际情况 ， ·
１ Ｐ
σ ｙ ＝ １＋
·
Ｅε ） σ ＋β ［ （ ） ］（
０ ｅ ｐ ｐ
ε Ｃ
（ ） ７
ｅ 式 中： Ｃ 和Ｐ 为 Ｃ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｓ ｍ ｏ ｎ ｄ ｓ应变率参数 ； Ｅｐ σ ε为应变率 ； ε ｐ ｙ ０ 为初始屈服应力 ； ｐ 为有效塑性应变 ；
Ａ ＝ｇ Ｒ２ ｙ － ２ 有 根据机械能流的物理意义 ，
２
［
４ Ｒ２ｍ Ｒ２ －Ｒ１ ）ｙ３ ｍ Ｒ２ －Ｒ１） ｇ ｙ ｇ ｇ ｙ（ ｙ ＋ （ ＋ Ｊ Ｈ ３ Ｈ Ｊ ４
－
－
］
１ Ｕ （ ） Ａ ｓ ｉ ｎ ５ ＝２ π ω ρ φ ２ ｒ ｔ π ｙ ） ，则可得剪应力 不妨令 Ｒ１ ＝λ Ｒ２（ ０ ≤λ ≤１ ２ ２ ２ （ （ １＋３ Ｈ２ －２ １＋２ Ｈ １＋λ－２ λ） λ－λ ） λ） ｇ ｙ ｙ＋ （ ｙｓ ρ （ ） ｉ ｎ ６ τ ｒ φ ＝ φ ２ Ｈ（ １＋３ Ｈ－（ １－λ） λ） ｙ 切应力的大小主要由λ 、 一旦爆破的对象确定 ， 而切应力由ｒ 、 ｒ、 λ 也就随之确定 ， φ 等 ３ 个量决定的 ，
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把 烟 囱看 成等直 杆 ，因此烟 囱的倾倒 过程可 看 作
等 直 杆 绕 固 定 绞 支 架 的 旋 转 过 程 。这 样 可 以 忽 略 密
图 ２ 烟 囱倾 倒 过 程 中 受力 图
度 、截面积等 参数对倾 倒过 程的影 响 。烟 囱倾 倒 过 程 中的力学模 型及 受力分 析如 图 １ 、图 ２所示 。
两种 模 型对 倾 倒 过 程 进行 了力 学 分 折 ，并 在 中上 部 可 能 出现 折 断 的 问 题 上 得 到 了 与前 人不 同 的 结 论 。 奉
文在 分 析 中同 ¨ 给 出 了一 些 必 须 参 数 的 精确 的数 学 表 选 式 。 寸
关 键 词 爆 破 拆 除
简 体 建筑 物 参 数 力学 分 析
— —
圆 柱 简 体 模 型 和 圆 台 筒 体 模 型 — — 重 新 对 倾 倒
进 行 了 力 学 分 析 ：而 且 在 涉 及 到 建 筑 物 的 中 上 部 折 断 问 题 时 ，还 得 到 了 与 前 人 不 同 的 结 论 。 为 方 便 起 见 ，本 文 仅 以 砖 砌 烟 囱 （ 一 ” 字 型 爆破拆 除 ）为例进行 分析 。 １ 圆柱 简 体 模 型 下 的 力 学 分 析 在 前 人 的 一 些 分 析 中 ，往 往 把 烟 囱看 成 是 圆 柱 简 体 模 型 。这 相 当 于对 烟 囱 模 型 进 行 了简 化 ，因 此 这 种 分 析 方 法 带 有 一 定 的 片 面 性 。 但 是 这 种 分 析 方 法简单 明 了，井对其 它分 析方法具 有借鉴 作用 ，因 此 本 文 也 首 先 用 这 种 方 法 进 行 分 析 在 使 用 圆 柱 筒 体 模 型 进 行 分 析时 ，可 以 进 一 步
１ ０
以 烟 囱 上 部 为 对 象 ，则 有
中国 矿业 ２ ０ 年 第 儿 卷 第 ２期 ０２
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高耸 筒体 建 筑物爆破 拆 除 的倾 倒 过程 力 学分析
陈明华 张国建 于 新
（ 山铜 铁 学 院 ・ 山 １ ４ ０ ） 鞍 鞍 Ｉ ０ ２
摘 要 在 控 制 爆 破拆 除高 耸 简 体 建 筑 物时 ，建 筑 物 的倾 倒 过 程 是 一 个 复 杂 的 力 学 过 程 。 本 文 利 用
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在控制 爆破拆 除 高耸 筒体 建筑物 （ 烟囱 、水 如
塔 时 ，建 筑 物 的 倾 倒 过 程 是 一 个 复 杂 的 力 学 过
程 ：前人 已经就 该过程 进行 了力学分 析 ，但 总的来
说 ， 由于 力 学 模 型 建 立 的 不 够 准 确 ， 因 此 分 析 结 果 也 带 有 片 面 性 。本 文 针 对 这 一 问 题 ， 利 用 两 种 模 型