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1、建筑物的纠偏与迁移,迁移篇,主要内容,概述 上轨道结构和下轨道结构 截断施工 就位后上下结构连接加固 施工验收,概述,目前我国各大中城市都在进行城市规划实施工作，大规模地进行城市改造和纠正违规建筑活动.旧城改造和纠正违规建筑的主要手段是强拆强除，在强拆强除的建筑中有一大部分仍具有较大的实用价值。特别是一些具有人文价值的古建筑，一旦拆除，将给国家造成无法弥补的损失，建筑物的平移技术是解决上述矛盾的有效手段。该技术和重建一样，都具有明显的经济效益、社会效益和环保效益。但目前尚缺乏系统的成套技术和与之相适应的设备，且国内尚无统一的设计规范。,国内与国外的建筑迁移技术,国外建筑物迁移技术 世界上第一座
2、建筑物整体迁移工程是1873 年位于新西兰新普利茅斯市的一所一层农宅的平移，当时使用蒸汽机车作为牵引装置，施工情景见图：,1999 年6 月位于美国卡罗莱纳州海岸的一座灯塔为了免于不断的海岸侵蚀,当局决定将其移至487.69m 外的地方.为了将建筑的顶起，采用了世界上最大的液压顶升系统,由100个千斤顶将其顶高1. 52m,为了保证此高耸结构的稳定性和承力系统的可靠性,采用扩大钢梁作为底盘，见图,国内建筑物迁移技术 我国建筑物移位技术始于20 世纪80 年代，落后于欧美、前苏联等国家近半个世纪，但是这项技术在我国发展迅猛，势头良好。随着国家建设的飞速发展，在我国有许多建筑物移位成功的工程实例。
3、 1.1987年上海外滩天文台平移工程,利用托盘工艺将天文台从原处整体移位到离原地24.2m位置.这次成功的移位工程,被传媒称为“华夏第一移”。,2.1995年河南孟州市市政府办公大楼成功平移。 3.2000年7月,大连远洋供应公司综合楼，通过采用智能控制液压同步顶进技术，成功实现了平移。 4.2001年5月,江苏省南京市因拓宽马路,将建筑面积达5424平方米、总重量约为80000kN的江南大酒店,成功实现了平移。 5.2005年9月28日，位于山东省济南市纬六路的“老银号”楼，建于20世纪20年代,是山东省城现存的唯一一座南欧风格的老建筑。通过布设双上轨道梁、钢滚油及下轨道梁,用多台同步液压
4、千斤顶将该古建筑迁引平移到新位置。,迁移技术是伴随着顶升技术而萌生出来的可用于一般建筑迁移的一项新技术,它突破了保护性古建筑的昂贵的迁移费用的限制,开辟了旧城改造及建筑可动性的新领域。迁移技术经过十多年的探索与实践，据不完全统计,目前为止已创造出多项世界之最:最大迁移建筑群达7幢,累计迁移距离689m,换向9次,最远的一幢迁移96m,换向3次.移速度最快6m/h。迁移最大建筑面积3585平方米,最大旋转角度为90，迁移建筑物最重5900吨,最长达80m。,迁移技术,建筑物的迁移是指在保持房屋整体性和可用性不变的前提下，将其从原址移到新址，根据原建筑物的形状、整体刚度、地理位置、现场施工条件、经
5、济投资比较等多种因素综合选定方案。 其要求通过平移或转动，不仅使移位后的建筑物能满足规划和市政的要求，而且还不能对建筑物的结构造成损坏，应当尽量给予补强和加固，同时要求降低工程造价。,其基本原理是对现有结构物体进行必要的安全加固,在建筑物基础的顶部设置托换结构，在地基上设置行走轨道，利用托换结构来承担建筑物的上部荷载，然后在托换结构下将建筑物的上部结构与原基础分离，在水平力或顶推力的作用下，使建筑物通过设置在托换结构上的托换梁沿下轨道相对移动，沿规定的路线到达预先设置好的新基础上,然后实施结构的连接和修复工作。,因此,建筑物迁移工程的设计,包括托换结构的设计,基础与下轨道的设计,牵引系统的设计
6、及建筑物迁移到位后的连接设计等方面的内容。,移位技术分类,1.整体直线迁移 既有建筑物沿着轴线方向或纵向迁移 2.整体斜向迁移 既有建筑物沿着与轴线某一角度迁移 3.换向迁移 既有建筑物先横向迁移后再纵向迁移 4.原地旋转迁移 既有建筑物在原地旋转一定的角度 5.组合迁移 既有建筑物多种迁移的组合,建筑移位准备,在制定移位方案前应具备一下资料： 1.场地及移位路线的岩土工程勘察资料； 2.既有建筑物的设计图纸、计算书和施工资料 3.既有建筑物的结构、构造、受力特性和现状分析 4.既有建筑物地基基础重新验算书 5.移位施工可能对临近建筑及管线的影响分析,迁移过程中监测内容,轨道平整度监测 沉降和
7、沉降差监测 移动速度、行程和结构扭转监测 关键部位裂缝调查 平移加速度监测 测点布置位置确定,迁移过程中应严格控制建筑物移动速度和加速度，注意到不同部位对移动的不同步要求，同时要求所有千斤顶和液压牵引装置的协调工作；对结构相应关键部位应该做好动,静态监测,指定专人观测结构移动的速度、加速度、结构移动过程中各部位的沉降差、距离差等指标,以保证移动的平稳性和可靠性。,建筑物的移位步骤,常规建筑物移位步骤： 1、加固原建筑物使其成为可移动体; 2、设置新基础,满足一般基础的设计要求; 3、安装移动轨道和滚动支座.建筑物平移时对轨道的要求较高：1轨道必须水平,以减少摩阻力;2能承受随滚动支座移动过程中
8、的作用力; 4、设置牵引支座.牵引支座,千斤顶、钢丝绳和牵引环组成牵移建筑物的动力系统,牵引支座络千斤顶提供足够的反力才能使建筑能移动,牵引支座的数量需要经过计算确定; 5、移动行进控制.行进系统由行进标尺,移动显示指示针和终点限位装置三部分组成; 6、行进移动过程:安装千斤顶（调整钢丝绳） 牵移（随时安装可移动轨道和滚动支座）牵移 一直到达新址; 7、到位后上部结构与基础连接。,迁移前建筑物检测鉴定与复核,迁移前应根据建筑物的实际情况，制定监测方案及检测内容。检测项目包括建筑物的整体特性、承重构件的强度和变形、地基补充勘察、基础承载力和变形，尤其对建筑物的裂缝应进行详细记录，在迁移过程中不断
9、观察其变化。 对结构构件应按材料强度、构造与连接、变形和裂缝等方面进行调查及检测，建筑物的整体变形检测包括沉降、沉降差和倾斜等变形特征。,结构承载力复核验算时，计算模型应符合结构受力与构造情况，结构上作用荷载应经调查或检测核实，相应的荷载效应组合与分项系数应符合国家现行有关标准的规定.应计算出上部结构的重力中心，以便在设计水平牵引力时，使牵引力合力中心与重力中心尽量重合.保证建筑物迁移的同步要求。 根据原地质勘察材料，并结合工程现状和实测资料确定当前的地基承载力。,对迁移路线和新址应做补充地质勘查。 综合考虑上述结果，按照现行加固要求，给出建筑物现行的鉴定结论，提出是否要补强加固的建议。,迁移
10、建筑物加固与补修,结构加固 根据检测与计算复核的结果,确定对建筑物进行必要的加固与修补。对建筑物迁移前的加固,应考虑在迁移过程中和迁移后的安全要求，分为建筑物整体性加固、结构构件的加固补强、既有建筑物裂缝的修补。 建筑物整体加固方法有增设拉接构件、增设水平和竖向构件，如钢结构支撑、混凝土圈梁构造柱。,混凝土结构构件加固可采用加大截面法、外包钢法、预应力法和粘钢或贴碳纤维法等。 砌体结构构件加固可采用钢筋混凝土夹板墙加固法、高强度等级水泥砂浆夹板墙加固法、压力灌浆法、外包钢法等. 钢结构构件加固 木结构构件加固可采用钢丝缠绕法、纤维缠绕法、钢夹板、增设钢拉杆和局部托换等方法。 古建筑加固应按照古
11、建筑木结构维护与加固技术规范进行。,荷载及荷载组合,建筑物迁移设计中需要考虑的荷载包括恒荷载、楼面活荷载、风荷载、地震荷载以及建筑物移动过程中的牵引荷载及其他（施工过程中的中间构件） 荷载取值 恒荷载、楼面活荷载的取值按国家标准建筑结构荷载规范的有关规定采用。 风荷载在设计建筑物的永久构件时应按新建建筑物取值。最好是根据当地的气象资料和施工时间，确定是否考虑风荷载及风荷载取值的大小。,地震作用在设计建筑物的永久构件时应按新建建筑物取值.对于在设计建筑物移动施工过程中的中间构件，可不考虑;对于迁移牵引力所引起的建筑物的震动，由于移动的速度通常缓慢，只有0.81.6m/h，多个工程的实测结果表明，
12、其引起的建筑物的加速度远小于6度设防时的加速度。 荷载组合 在设计建筑物的永久构件时应按新建筑物进行组合；在设计建筑物移动施工过程中的中间构件时，可按荷载标准值或实际值进行组合。,迁移的牵引系统,牵引系统设计包括牵引力的计算和牵引动力施加方式的设计。目前，迁移工程中牵引力的确定大多依靠试验和经验，缺乏简单实用的计算公式。牵引动力的施加方法也在不断的改进完善中。 迁移方式 目前国内外迁移移位主要有3种方式,即滚动式、滑动式和轮动式。 滚动式平移是在建筑物的上下轨道间安放滚轴,施加动力使建筑物在滚轴上滚动,来实现建筑物平移的目的。目前,国内建筑物平移多采用此种方法。,滑动式是建筑物的上下轨道间安放
13、滑块，施加动力使建筑物通过滑块与下轨道产生相对滑动，来达到建筑物平移的目的。 轮动式是将建筑物托换在一种特殊的平板拖车上，用拖车带动建筑物平移。,牵引力计算公式,建筑物迁移牵引力大小的确定是迁移工程的关键所在，影响牵引力大小的因素很多，如建筑物的重量、轨道的平整度、滚轴直径。 以下是一个牵引力的经验公式，通过9层建筑物的模型试验得到的，仅作参考：F=kfG (1) 其F为建筑物的牵引力，k为综合系数，取值为1.52.0，受滚轴压力、直径和轨道平整度的影响，由试验或施工经验确定，滚轴压力大，直径偏小，轨道平整度差时，k取大值，f为摩擦系数，为建筑物的重量。 式(1)中未考虑轨道涂抹润滑油等的影响
14、，现场实测表明，轨道涂抹润滑油可降低牵引力25%。,迁移时的动力施加方式,常用的动力施加方法有推力式、拉力式和推拉结合式。 推力式即是在建筑物移动方向后侧的基础上设置反力架，在反力架上固定千斤顶，通过千斤顶的行程来推动建筑物向前移动，如图： 该法施工简单，需要随时移动反力架和千斤顶的位置，保证建筑物将推力施加到建筑物上，该方法完全依靠滚轴的方向来控制建筑物的移动方向，用于长距离平移中难度较大，因此推力是用于建筑物移动距离较短的工程。,拉力式 拉力式即是在建筑物移动方向前方的基础上设置反力架，在反力架上固定千斤顶，然后将高强钢丝或钢绞线一端固定在建筑物内或后端，一端固定在千斤顶上，通过千斤顶的行
15、程来拉动建筑物向前移动，如图： 该方法省略了反力架和千斤顶移动的工作量，张紧的钢筋或钢绞线可协调建筑物的移动方向。 推拉结合式 推拉结合式是在建筑物移动方向前后侧的基础上都设置反力架和千斤顶，通过前后同时施力来带动建筑物的前进。此法适用于建筑物重量较大、需要的牵引力较大的平移工程。,新型推力式 此法结合普通推力式和拉力式的特点。即利用预应力张拉技术，在建筑物的移动方向的前后都设置反力架，安装移动系统时，将高强钢筋或钢绞线的两端分别固定在前、后两个反力架上，并施加约等于建筑物正常移动时摩擦力的预拉力，将钢筋或钢绞线张紧。预先穿在钢筋或钢绞线上的千斤顶固定在建筑物的后侧，千斤顶后端内设锚具，该锚具
16、在千斤顶施力时，阻止千斤顶与钢筋的相对位移，通过千斤顶的行程来推动建筑物向前移动，而在千斤顶回油时，该锚具松开，千斤顶向前移动一个过程，如此反复推动建筑物向前移动。如图,托换技术,建筑物托换是整个迁移过程的关键环节,涉及到对上部结构各个构件,如对框架和砌体结构主要是墙, 柱等构件的托换。托换结构相当于建筑物在迁移过程中的基础，它能可靠地对上部结构进行托换和传递牵引力。 托换其原理在于通过设立托梁代替基础,转换上部墙体、柱子的传力途径,隔绝基础,现行的方法主要是单梁和双梁式墙体托换技术, 而柱托换则是通过设置托换节点对柱进行托换,具体技术包括钢筋混凝土包裹柱式梁托换,型钢柱托换节点等技术。虽然理
17、论上可行并有一定的应用实践, 但还不成熟。 多数情况下，上轨道梁即用来做托换结构。,上轨道结构,上轨道结构主要承受建筑物上部结构的荷载，以及迁移过程中水平牵引力或竖向顶升力。但由于水平牵引力或竖向顶升力仅在建筑物的迁移过程中出现，因此，必须保证上轨道结构在仅有上部荷载作用时和上部荷载与水平牵引力或竖向顶升力同时作用时两种情况下的可靠性。 上轨道结构设计前，首先应确定建筑物的切断位置。建筑物位置切断的确定非常灵活，应综合考虑对上部结构的影响、对建筑物使用功能的影响、基础形式以及施工的难度和工程量。确定切断位置，原则上应保证建筑物到位后不对建筑物的使用功能造成影响。,上轨道结构,上轨道结构的布置原
18、则 上轨道结构是建筑物在平移过程中的基础,它能可靠对上部结构进行托换和传递牵引力，因此它必须满足以下几点： 与原结构的竖向受力构件有可靠的连接，保证原结构的荷载能有效地传递到上轨道结构上; 在平移过程中，能明确而有效地传递水平力，不对上部结构产生影响;,具有足够的强度，保证在上部结构荷载和牵引荷载的作用不发生破坏; 具有足够的刚度,不能因其变形过大而在上部结构中产生附加应力,造成上部结构的破坏或增大移动阻力; 具有足够的稳定性。 上轨道结构的形式 为保证上轨道结构具有足够的整体性和稳定性,既能有效地传递牵引或顶升荷载,又能适应上轨道节点可能产生的不均匀位移,通常将各上轨道结构彼此进行连接,设计
19、成水平方向的水平桁架体系。,上轨道结构的形式,该体系包括柱下的托换节点、墙下的托换梁、水平连梁和斜撑，如下图：,对于墙、柱等不同的受力构件，采用的托换形式也不同。一般承重墙下设托换梁，沿建筑物平移方向的托换梁可兼作上轨道梁，墙下托换梁有单梁式和双梁式两种,如图：,墙下托换梁 墙下托换梁受力模型与其托换形式（单梁式还是双梁式）、是否兼作上轨道以及墙下的滚轴或顶升点的布置方案有关系。 对于单梁式托换梁应根据滚轴布置方案确定。当建筑物迁移工程中滚轴采用满布置方案时，托换梁仅受到上部墙体和下部滚轴的压力作用，理论上，该梁只要满足滚轴部位的局部受压即可。（但实际上，由于轨道不可能绝对平整，致使每个滚轴所
20、受的压力不同。）同时考虑到施工的方便，采用混凝土梁时，梁的截面宽度不宜小于（墙宽+50），高度最好不要小于300mm。当采用钢筋梁时，应确保梁底截面连接焊缝的平整性。,当采用墙下单梁式上轨道时，应分段、分批掏空墙体施工，逐步将墙体直接传递到基础的荷载托换到上轨道梁上。因此，上轨道梁宜分段对称施工，避免房屋结构受力不均匀。可以看出墙下单梁式上轨道施工周期较长，施工复杂。,双梁式托换梁即在原结构墙体的两侧设置托换梁，每隔一段距离，在两个托梁之间设置连接健。托换梁的截面宽度不宜小于200mm,连接健的间距取12m为宜。墙体的重量通过连接健以及托换梁与墙体的摩擦传递到托换梁上。 关于通过连接健和托换梁
21、与墙体的摩擦传递的竖向荷载分配，根据大量的文献资料，并结合有限元分析及现场试验的结果，可认为上部墙体的荷载传递到托换梁上和连接健上的比例为0.5：0.5。,柱下托换梁 柱下托换方式有包裹式托换和单梁式托换两种，单梁式托换即直接在柱下设置托换梁，荷载传递明确，但其施工难度和对上部结构的破坏较大，应用较少，只在特殊要求和上部荷载较小时采用。 包裹式托换即在柱的四边均设置托换梁，将建筑物平移方向外包梁适当延长，通过托换梁与柱表面的摩擦将柱上荷载传递到托换梁上。因此该种托换方式主要通过托换梁与柱侧面的摩擦传递荷载，为保证荷载的有效传递，柱表面应凿毛增糙，且应采用化学植筋的办法在结合面上增设连接钢筋，保
22、证柱子与上轨道的可靠连接。,包裹式托换，沿建筑物平移方向可将外包梁适当延长，以将建筑物的上部荷载均匀地传递到下轨道和基础上，如图：,柱子的单梁式托换,对于柱下荷载较小，而建筑物又有特殊要求的情况下，可在柱下直接托换的单梁式托换方式，如下图： 其设计与施工类于墙的单梁式托换。,迁移的下轨道,下轨道结构的作用就是为上部结构提供移动的道路，同时把上部结构的荷载传递到地基。对于建筑物的下轨道梁可按倒连续梁或弹性地基梁计算，必须保证上部荷载作用在各个不利位置时其地基承载力能满足要求，且下轨道的设计必须保证整个移动过程轨道平面的水平，能够承担滚轴传来的上部全部荷载；,下轨道的设计原则： 1.与建筑物的移动
23、方向一致，顶面尽量平整光滑，以减小建筑物的摩擦力； 2.平移过程中，能提供水平反力； 3.具有足够的强度，保证在上部结构荷载和牵引荷载下不发生破坏； 4.具有足够的刚度，不能因其变形过大而在上部结构中产生附加应力，造成上部结构的破坏或增大移动阻力。,下轨道结构体系 下轨道结构体系主要包括下轨道基础、下轨道梁、下轨道钢板（或型钢） 下轨道基础包括3部分，即建筑物新址处的基础、移动过程中的中间基础、建筑物原位处的基础。对于建筑物新址处和移动过程中的基础形式，需根据上部荷载与地基承载力的关系确定，可采用独立基础、条形基础、筏板或桩基和箱基。其基础的设计方法应按建筑地基基础设计规范，不过对于移动过程中
24、的基础，由于平移施工时其可变荷载并没有达到最不利的数值，且建筑物在此段地基上的作用时间较短，因此该段基础的设计可按建筑物平移时的实际荷载状况设计。,下轨道基础与原基础的材料及形式宜采取恰当的连接措施，尽量提高下轨道基础和原基础的共同工作性能，减小下轨道基础的沉降变形。 下轨道梁也分为建筑物新址处的下轨道梁、移动过程中的下轨道梁、建筑物原位处的下轨道梁。一般情况下下轨道梁尽量采用钢筋混凝土制作轨道梁，（因钢筋混凝土能够很好的与原基础形成一个整体）.,下轨道钢板（或型钢） 一般还要在下轨道梁顶铺设垫板,以保证平整度等。原址内每一段下轨道梁施工完后，必须等材料达到一定强度后，方可铺设下轨道钢板（或型
25、钢）、安装滚动装置、施工上轨道梁。,截断施工,上部结构墙、柱与原基础的分离称为截断施工，包括柱的截断和墙体的截断。进行截断施工时，应注意以下几个问题： 1.上轨道梁结构体系的混凝土达到设计强度时方可开始截断； 2.截断施工前，应检查托换结构的可靠性方可进行施工，有条件时宜预先卸荷； 3.截断施工顺序，必须按施工方案进行； 4.截断施工时，应严密监测墙、柱、上轨道,及下轨道梁结构体系的状态变化； 5.截断宜采用机械切割，以尽量减少震动及对相邻部位结构的损伤或破坏； 6.采用机械切割时，由于切割过程中需要冷却水，因此，应注意冷却水可能对地基产生的不利影响。 钢筋混凝土柱（墙）的截断常采用的方法有两
26、种：1.用风镐凿除和人工截断，该法施工简单，成本低，但截断时有震动、噪音大、施工条件差；2.采用金刚石线锯切割或混凝土取芯机和轮式锯片等机械切割，该法震动小、噪音小、成本高，对相邻部位的损伤或破坏小。,就位后上下结构连接加固,连接设计就是建筑移动到位后，将上部托换结构与下部基础进行连接，使上部结构与基础成为一体。 建筑物就位后的连接，应满足稳定性和抗震的要求，具体的加固方法可行,加固质量可靠,同时注意应该对完成迁移的建筑物的整体动力特性进行验证, 以及做好对已完成建筑物的安全评估工作。,对于多层砌体结构（高宽比不大于2，层数小于6层）的墙体和基础的空隙应用细混凝土填实；框架结构层数大于6层的砌
27、体结构，需经计算分析确定连接形式。目前，框架柱固结连接常采用的连接方式为上轨道和下轨道梁中分别预埋钢筋，等建筑物到达新址时，用钢板或短钢筋将上轨道梁和下轨道梁的预埋钢筋进行连接，如图,墙体的连接。墙体托换梁与新基础之间的空隙应采用不低于原设计标准的砌体材料砌筑,砌体顶部与托换梁应砌筑饱满,间隙较小的则采用细石砼灌注密实。 框架柱的连接。框架柱与新基础连接,当柱主筋每边少于4根时,其连接一般采用主筋上下搭接焊接,并在接头处设置加密箍筋;当柱主筋每边多于4根时,由于钢筋搭接是在同一水平面上,还应对连接处进行局部加固处理,提高框架柱的整体刚度和承载能力。处理方法可采用加大截面法或外包钢加固法。柱脚新
28、浇灌的砼要掺加适量的膨胀剂以保证柱脚砼密实,砼强度要比原结构提高一级。,拆除行走装置,当框架柱连接处砼强度达到设计强度后,即可凿除柱间平移轨道基础面层的砖砌体(基础面层用红砖砌筑,目的就是为了方便拆除行走装置) ,然后取出下轨道板、钢滚轴和托换梁底钢板。行走装置拆除完后,用实心砖和水泥砂浆将间隙砌满。至此,房屋整体平移即告完成。,施工验收,建筑物到位后，应立即对建筑物的位置和倾斜度等进行阶段验收。 对于出现的损伤、裂缝等，应按照加固要求及时加固。,今后研究方向,1)不同的结构形式其上部建筑物的重量和与基础的连接形式有着显著的差异,目前我国迁移结构形式还很单一, 这要求迁移公司能够灵活处理各种结
29、构形式, 包括对于适应不同基础形式的托换技术的分析,既有基础切断技术的深入研究。 2)如何有效降低迁移成本.迁移的第一前提是迁移成本低于拆除重建成本,而构成迁移成本的因素包括新基础的设计建设,各种加固安装费用,以及各种迁移设备的采用和人工费用等,如何在提高迁移效率的同时较低降低迁移成本是当前优先应该考虑的问题。,3)对于迁移理论的深入研究和相关指导规范的制定。当前指导实践更多的是依靠经验, 大多参考行业相近设计施工技术规范, 对于具体工程在施工过程中的复杂受力情况和预防措施还缺乏深入研究。 4)迁移工程专用相关设备的研制。包括对托换的水平支撑装置的进一步研究,对于便于拆卸, 可重复利用的下轨道模板的研制以及对于更适合的液压牵引装置的研发。,5)后监测机制的建立,包括对于完成工程的评估标准和相关监测机制的建立。,thanks!,