歷史建筑整體移位工程設(shè)計(jì)分析
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［摘要］本文以蘇州某歷史建筑為例，介紹了建筑物整體移位工程的設(shè)計(jì)方案。工程采用車載移位系統(tǒng)，并從從臨時(shí)加固、墻體托換、移位軌道、新基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、就位連接等幾個(gè)方面進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)。結(jié)果表明：移位設(shè)計(jì)方案安全、可靠，順利完成了移位任務(wù)。
［關(guān)鍵詞］歷史建筑；移位；車載移位系統(tǒng)
前言
歷史建筑屬于物質(zhì)文化遺產(chǎn)的一種，具有歷史、藝術(shù)、科學(xué)、文化和社會(huì)等價(jià)值。保護(hù)歷史建筑，真實(shí)、完整的保存并延續(xù)其歷史信息及價(jià)值，將其作為歷史見證予以傳承，使其成為當(dāng)代經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要資源。建國(guó)七十多年來(lái)，尤其是改革開放四十年來(lái)，我國(guó)歷史建筑保護(hù)工作取得了舉世矚目的成績(jī)。然而，隨著城市的快速發(fā)展及擴(kuò)大，許多歷史建筑已處于城市中心位置，歷史建筑的保護(hù)與城市規(guī)劃的矛盾日益突出，建筑物整體移位技術(shù)是解決該矛盾的一種有效方法[1-3]。
1工程概況
歷史建筑（如圖1所示）位于蘇州市姑蘇區(qū)，整體坐西朝東偏北，為單幢帶有民國(guó)時(shí)期風(fēng)格坡屋頂樓房，兩層磚木結(jié)構(gòu)帶閣樓。建筑平面呈長(zhǎng)方形，長(zhǎng)19.45m，寬12.83m；正門位于東南側(cè)，門前設(shè)騎廊露臺(tái)，西南側(cè)設(shè)有邊門；建筑用地面積為298.1m2，建筑面積為739.2m2。歷史建筑始建于民國(guó)八年（1919年），一位美國(guó)醫(yī)生得到捐贈(zèng)，在四擺渡作為醫(yī)院進(jìn)行籌建，現(xiàn)狀留存單棟樓房原為醫(yī)院辦公樓，至民國(guó)二十六年抗戰(zhàn)爆發(fā)醫(yī)院停辦。新中國(guó)成立之后，收治過志愿軍傷員、地方精神病人等。該建筑具有一定的歷史、文化價(jià)值，于2014年被列入蘇州市控制保護(hù)建筑。為緩解衛(wèi)生資源的供需矛盾，提升保障與改善民生水平，擬在地塊內(nèi)建設(shè)醫(yī)療中心。為了滿足醫(yī)療中心建設(shè)的要求，對(duì)該歷史建筑進(jìn)行整體移位，向西（偏北）移動(dòng)約22m，隨后向北（偏東）移動(dòng)約113m，建筑物標(biāo)高抬升1.3m。
2整體移位設(shè)計(jì)
建筑物整體移位技術(shù)的基本原理是：建筑物與下部基礎(chǔ)脫開后，將其托換到移動(dòng)裝置上，利用移動(dòng)裝置將建筑物移動(dòng)到新址，再與新基礎(chǔ)進(jìn)行就位連接。移位過程中的建筑物如圖2所示。
2.1車載移位系統(tǒng)
本工程采用車載移位系統(tǒng)[4]進(jìn)行建筑物的移位，車載移位系統(tǒng)由移位臺(tái)車并聯(lián)組成。移位臺(tái)車由滾輪、下臺(tái)車、千斤頂、上臺(tái)車等幾個(gè)部分組成（如圖3所示）。采用鋼制滾輪：剛度大，摩擦力小。上下臺(tái)車采用型鋼焊接而成：下臺(tái)車內(nèi)部裝有電機(jī)，自帶動(dòng)力；上部臺(tái)車與結(jié)構(gòu)預(yù)留的構(gòu)件連接。千斤頂為雙作用液壓千斤頂，可實(shí)現(xiàn)上升和下降的雙控制。 移位臺(tái)車布置于待移位結(jié)構(gòu)底部，通過上臺(tái)車進(jìn)行連接；臺(tái)車宜均勻分布于結(jié)構(gòu)底部，可根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、荷載情況等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；千斤頂分組接入不同的油路，當(dāng)?shù)孛娌黄綍r(shí)，可達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)高度的效果，保證建筑物底部處于同一水平面；臺(tái)車通過精軋螺紋鋼或者型鋼雙向連成一個(gè)整體，形成車載移位系統(tǒng)，平面布置如圖4所示。車載移位系統(tǒng)可應(yīng)用于單向、多向、斜向、旋轉(zhuǎn)、頂升、下降、上下坡等單工況、多工況移位工程，適用范圍幾乎涵蓋所有的移位工況，并已多次應(yīng)用于實(shí)際工程中。
2.2臨時(shí)加固
根據(jù)檢測(cè)報(bào)告，該結(jié)構(gòu)整體性和剛度差，抗震措施設(shè)置不到位。為保證移位過程中結(jié)構(gòu)安全，在移位前對(duì)結(jié)構(gòu)用型鋼進(jìn)行臨時(shí)加固處理。型鋼選用編號(hào)14a的槽鋼，水平向每層設(shè)置兩道，首尾相連形成整體；豎向槽鋼間距為3000mm，與水平向槽鋼相互焊接，從托換梁頂一直延伸至屋檐；墻體內(nèi)外側(cè)對(duì)稱設(shè)置槽鋼，并通過螺栓夾緊固定；為保證強(qiáng)度和剛度接近，槽鋼在兩個(gè)方向均有設(shè)置；槽鋼內(nèi)嵌方木，通過方木與原結(jié)構(gòu)接觸，可最大限度地減小對(duì)原結(jié)構(gòu)面層的損傷。通過采用型鋼加固的臨時(shí)措施，為建筑提供了一個(gè)強(qiáng)度、剛度均較好的鋼框架，相當(dāng)于砌體結(jié)構(gòu)中的圈梁及構(gòu)造柱，可大幅度提高歷史建筑的結(jié)構(gòu)安全度；另外，型鋼臨時(shí)加固措施具有可逆性，型鋼在移位工程結(jié)束拆除后，對(duì)建筑基本沒有損傷，最大限度地保留了歷史建筑的原始風(fēng)貌。
2.3墻體托換
托換技術(shù)是建筑特整體移位的關(guān)鍵的技術(shù)之一，本工程的墻體和構(gòu)結(jié)柱采用雙夾梁式托換方法。雙夾梁式托換方法施工便捷，工期短，成本大，對(duì)建筑安全系數(shù)高。雙夾梁尺寸為250mm×600mm，連梁間距不大于1000mm，梁上端標(biāo)高不得高于外墻花崗巖仿石磚下端。在面積超過15m2的房間位置，增設(shè)交叉連梁，以增大結(jié)構(gòu)整體鋼度大，減小建筑物在移動(dòng)過程中的變形。每道雙夾梁在鋼筋綁扎過程要相互連接并整體澆筑，共同組成了一個(gè)剛性的托架體系，這一剛性托架既可調(diào)整移位中因軌道不均勻沉降或軌道變形的少量不均勻變形，又可以保證牽引力可以較為均勻地傳遞到各個(gè)軸線的墻體上，極大地提高房屋在移動(dòng)過程中的抗變形能力和整體性，避免結(jié)構(gòu)在移動(dòng)過程中出現(xiàn)裂縫和損傷。根據(jù)測(cè)繪圖進(jìn)行PKPM軟件的建模（如圖5所示），其中墻體按測(cè)繪圖紙厚度輸入，樓蓋、屋蓋活載取為0.5kN/m2，托換雙夾梁的配筋依據(jù)軟件的計(jì)算結(jié)果。由于托換雙夾梁的重要性，不僅要滿足受力的要求，還需要滿足撓度的要求。根據(jù)軟件計(jì)算結(jié)果，托換雙夾梁撓度最大值為0.65mm，是計(jì)算跨度的1/9330，遠(yuǎn)小于規(guī)范要求的撓度限值，豎向剛度大，在移位過程可有效降低不均勻變形對(duì)建筑的影響。
2.4移位軌道
本次移位工程，鋪設(shè)枕木、砂石、鋼板作為下軌道。（1）場(chǎng)地平整，對(duì)低凹區(qū)需填土碾壓夯實(shí)，對(duì)局部較高地勢(shì)需降低地面標(biāo)高；（2）挖除回填土，以2層黏土作為持力層，采用級(jí)配砂石分層夯實(shí)，每層厚度不大于200mm，壓實(shí)系數(shù)不小于0.94；（3）采用重型壓路機(jī)壓實(shí)，地基承載力特征值不小于150kPa；（4）輔設(shè)一層枕木，枕木垂直軌道方向輔設(shè)；（4）枕木上鋪設(shè)20厚鋼板；（5）軌道與枕木間用砂石墊實(shí)，保證軌道平整、均勻受力。
2.5新基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
由于建筑物荷載不大、分布均勻，且場(chǎng)地內(nèi)無(wú)液化土，新基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，場(chǎng)地內(nèi)2層黏土屬于中偏低壓縮性土，土質(zhì)均勻，工程性能較好，地基承載力特征值為200kPa，適宜作為持力層。條形基礎(chǔ)的寬度、厚度、配筋由模型計(jì)算得到。條形基礎(chǔ)上砌筑一定高度的磚放腳，以滿足就位連接的要求。
2.6就位連接
建筑物移位到目標(biāo)位置后，與新基礎(chǔ)處條形基礎(chǔ)進(jìn)行連接，使上下結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體。首先設(shè)置臨時(shí)支撐，在保證建筑物穩(wěn)定的情況下，分區(qū)域分批撤出移位臺(tái)車；使用L形鋼筋，在雙夾梁及基礎(chǔ)處分別植筋，植筋深度滿足規(guī)范要求；進(jìn)行外包混凝土的澆筑，澆筑厚度為100mm。就位連接立面圖如圖6所示。
3結(jié)論
本工程采用車載移位系統(tǒng)對(duì)歷史建筑進(jìn)行移位，從臨時(shí)加固、墻體托換、移位軌道、新基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、就位連接等幾個(gè)方面進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)，安全、可靠，保證了項(xiàng)目的順利完成。目前，歷史建筑已順利移位至目標(biāo)坐標(biāo)，并通過了文物主管部門的驗(yàn)收。
參考文獻(xiàn)
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[4]衛(wèi)海，衛(wèi)龍武，徐維平.具有自行走功能的建筑物整體平移裝置[P]中國(guó)：ZL201510623250.5，2017-05-03.
作者：徐賈 衛(wèi)海 衛(wèi)龍武 單位：江蘇鴻基節(jié)能新技術(shù)股份有限公司