建筑物整体移位工程设计方法

图２．４．２墙托换加固构造
２．４．２．１纵向托换加固梁的设计方法
对于与建筑物移动方向平行的墙体两侧的纵向托换加固梁，其下部有滚轮的支撑作用，内侧
有建筑物原有墙体对其的咬合摩擦力，其计算简图可按照均布荷载和扭矩共同作用下的倒置矩
形截面连续梁构件进行设计。
取两个相邻抬梁间为一跨，其下部滚轮的支撑作用可近似看作为均布荷载，墙体与托换加固
４７
特种工程新技术
根据实际工程中抬梁的受力状况和截面特征，（如图２．４．５所示），墙托换加固体系中的抬梁 可以按均布荷载作用下的简支深梁计算，深梁的跨度取墙体两侧托换加固梁中心的距离。
（ａ）抬梁构遣
（ｂ）计算模型
图２．４．５抬梁构造与计算模型
另外，在竖向力作用下，建筑物原有墙体与两侧托换加固梁之间有相对滑移的趋势，产生摩 擦咬合力，并使托换加固梁有向两侧胀开的趋势，由此产生的拉力由抬梁承受，因此，还需对抬梁 按轴心受拉构件进行计算，计算所得纵向配筋与按深梁计算结果叠加后即为抬梁最终的配筋结 果。
对于一段两抬梁间的平行于移动方向的托换加固体系，上部荷载将分别传到两侧托换加固 梁和两端抬梁上，根据有限元分析结果及现场试验分析，并总结大量的文献资料，可认为上部传 来的荷载在墙体两侧的托换加固梁和两端抬梁之间的分配比例为Ｏ．５：０．５，即每个托换加固梁分 得１／４，其作用效果为扭矩和向下的均布荷载。托换加固梁还受到其下部滚轮的支撑作用，可视 为向上的均布荷载，大小为上部荷载的１／２，即按倒置的连续梁计算该部分托换加固梁时，其承 受的均布荷载为总荷载的１／４。抬梁间距取１．５。２．０ｍ为宜，抬梁间距的大小对荷载的分配比 例也有所影响。
抬梁所受拉力可近似按如下公式计算
式中 卜托换加固梁与建筑物原有墙体之间Ｎ＝的Ｆ／ 摩，擦ｕ咬合力，可取Ｆ＝（ｑ／４）ｔ坚；
口——托换加固梁与建筑物原有墙体之间的摩擦系数，综合考虑摩擦力与咬合力的作用， 一般可取０．５。０．７；
ｐ——建筑物的竖向荷载。 ２．４．２．４抬梁及托换加固梁荷载分配
在以往的建筑物整体移位工程中，对托换加固体系中抬梁及托换加固梁荷载的考虑大多偏 于保守，在对每一个构件设计时都考虑其上部的全部或者大部分的荷载。这样虽然充分考虑了 安全性，但是在经济性上就比较欠缺。因此，托换加固体系所承受的荷载应按其实际传力途径分 析确定。
科耵芦、粤Ｌ～’国 １建筑物 ｜藿多ｌＩ直囱
’
２－２
图２．４．４横向托换加固梁的构造
２．４．２．３抬梁的设计方法 抬梁是指在墙体托换加固体系中，每隔一定间距设置的与墙面垂直、横穿墙体并连接墙体两
侧加固梁的构件。 在已有的资料中，对抬梁设计方法的论述很少，实际工程中往往也是凭借经验对其配筋，多
数情况下取其配筋和截面与托换加固梁相同。实际上，抬梁的受力形式与托换加固梁有根本的 差别，而且抬梁对建筑物托换加固体系的整体性有很大的影响。
４９
特种工程新技术
筑物移动时所需的牵引力或顶推力也越小。
表２．４．１各种滚轴的极限压力与设计压力
滚轴类型
极限压力 （ｋＮ）
工程塑料滚轴
７８０
钢管混凝土滚轴
４０１
钢管聚合物滚轴
５６０
设计压力 （ｋＮ）
３９０ ２００ ２８０
（４）滚轴应有一定的变形能力。由于托换加固梁及移位轨道平整度的误差，往往导致均匀分 布的滚轴受力不均匀，严重时会引起上部托换加固体系的开裂，影响结构安全。因而滚轴应有一 定的变形能力，以使滚轴受力均匀，并在移动过程中吸收部分能量，还应有一定的隔震能力。
图２．３．１０新址基础沉降曲线图
表２．３．３新址基础平均沉降累计表
誓送 进入新址 ２ｍ （第１ｄ）
进入新址
４０ｍ
（第６ｄ）
平移到位 （第９ｄ）
到位后 第７ｄ （第１６ｄ）
到位后 第１９ｄ （第２８ｄ）
到位后 第２５ｄ （第３４ｄ）
到位后 第３１ｄ （第４０ｄ）
到位后 第４１ｄ （第５０ｄ）
Ａ行平均沉降ｍｍ） ０．６７
移位的地基设计包括三种情况：大距离移位过程中沿线的过渡地基设计，要满足建筑物行进 过程中不出现不均匀沉降或过大的沉降。考虑到所承受荷载为临时荷载，地基承载力设计值可 考虑提高至１．２０倍。另一种是小量移位，应着重考虑新旧基础交错时新旧地基沉降变形协调问 题。第三种是就位后的永久地基设计，应按新建工程按现行规范进行设计，并应考虑移位建筑物 荷载一次性到位的瞬间加载影响。
图２．４．１建筑物移位工程示意图
目前我国的建筑物整体移位工程数量虽然很多，但至今尚没有相应的设计理论和规范。现 有的移位工程实例大多是根据以往的经验进行设计，具有很大的盲目性。建筑物整体移位是一 项技术复杂且风险较大的工程类型，一旦发生事故后果十分严重。例如，某市中心医院放射中心 进行整体移位，在移动至７ｍ时，出现了托换加固梁断裂和墙体开裂的事故，致使工程停工，造成 ５０余万元的直接经济损失，并严重影响了医院的正常工作。因此，从避免风险的角度考虑，目前 的移位工程设计往往偏于保守，这又必然影响移位工程的经济性。所以，对建筑物整体移位工程 设计方法的研究是一项十分紧迫的任务。
建筑物墙体
堡篁塑撞堡
ｌ ｛ ｌ ２
ｌ厂／ｌ
２
一
平行于移动方向的托换加固粱
垂直于移动方向的托换加固粱
１ｌ
／两侧均有
缓》 弱
７
匿 豸翻
瓷彩 一
１ｉ
ｂ 钐＿
霏直攀拗惆粱吲｝ 蹴囫蘑凳霞翥蔼龚向凿Ｅ§二肇ｒ Ｉ搦ｌ
豳， ７
Ｖ／／／．僦／｝／／Ｉ／搦／／／７／
ｌ朔wk.baidu.com＾
杉么彤∥杉∥僦巧∥形∥优形形∥杉刀彤夕衫∥纠４∥夕杉∥形∥僦钐‘哆
４８
第２章移位工程
柱。对于此类移位建筑物，其托换加固的主要对象为框架柱。 柱托换加固结构可以按倒置牛腿进行设计。从图２．４．６可以看出，柱托换加固构造与普通
的牛腿相比有所差别：该牛腿为倒置的牛腿，视加固结构下部滚轮的支撑力为牛腿的竖向外力； 为了与墙体托换加固结构的衔接及便于施工，一般取牛腿的截面为矩形截面，主要利用牛腿中的 焊接环筋作为纵向受拉钢筋，当被托换柱竖向荷载较大时，也可布置水平环筋；新筑牛腿内钢筋 和原有柱体的连接可采用焊接，也可采用植筋锚固技术进行连接。
对就位后的地基基础，若出现新旧基础的交错，应考虑既有建筑物地基承载力提高造成的新 旧基础间地基变形的差异，必要时应作加固处理，这一点需特别注意。
２．４．６滚动支座的设计
滚动装置位于托换加固梁以下，下轨道之上，主要作用是承受和传递建筑物荷载并使其平稳 移动。它是上部结构与基础之间的可滚动支撑，承受了建筑物移动过程中的全部荷载，对移位工 程的安全性起着重要的作用。设计时应考虑如下几个影响因素：
目前工程中常用的有实心钢滚轴、无缝钢管内注高强膨胀混凝土滚轴、无缝钢管内注聚合物 滚轴（填注环氧树脂砂浆）和工程塑料合金滚轴等几大类，各有特点，可根据工程的实际情况选 用。
２．４．７牵引动力装置的设计
一般工程中采用的移位施力方式如图２．４．７所示。为保证建筑物移动的整体同步性和可控 制性，宜在建筑物的牵引端和顶推端都设置动力设备，牵引端必须提供足够大的牵引力施力作用 空间，设置施力点该牵引力可通过事先铺设的牵引钢板实现。该牵引钢板放置在滚轮之上，与托 换加固梁浇注在一起。在端部设置供牵引用的牵引环，必要时可在牵引钢板上均布焊设钢板抗 剪键，以提高钢板与托换加固梁之间的抗剪能力。顶推移动装置主要利用千斤顶，以托换加固梁 端作顶推点，并在沿途迁移基础上浇注反力支墩和在新基础上预埋构件作为移位过程中的反力 支墩，必要时应在移动方向托换加固梁中部适当部位增设顶推施力牛腿。顶推端及牵引端施力 构造如图２．４．８所示。
（１）各种不同类型滚轮的承载力可按表２．４．１采用，并依此设计滚轮间距。 （２）对于砖混结构，由于建筑物要在滚轴的缝隙中实施切割，因此，滚轴直径应保证上部结构 和原基础切割分离时有一定的切割操作空间。工程中常用的滚轴直径为５０—１００ｍｍ。 （３）考虑滚轴直径对牵引力的影响。工程实践表明，滚轴的直径越大，滚动摩擦系数越小，建
对于垂直于移动方向的托换加固体系，其受力分布可参照墙梁的受力形式，不同的是两个托 换加固梁分别处于墙体的两侧，上部荷载分别传至两个梁上，因此，对于单侧托换加固梁，不但要 考虑竖向荷载，还要考虑墙体竖向荷载作用点与托换梁形心的不重合而产生的扭矩作用。
２．４．３柱托换加固体系的设计方法
对于框架结构、底框结构及局部框架的混合结构，其框架部分的主要竖向承重构件为框架
第２章移位工程
点较均匀地布置在滑道上），用精度为０．Ｏｌｍｍ的水准仪观测。采用沉降平均值代表整个建筑 物的状态。根据沉降数据表绘制出Ａ、ｃ、Ｅ行基础沉降与房屋状态的曲线如图２．３．１０所示。 从曲线看，当房屋荷载全部加上时基础沉降已达５０％。而平移到位１个多月以后沉降量仅为 ０．Ｏｌｍｍ／ｄ，曲线接近水平。在桩基设计时已按荷载大小确定桩径，但从沉降曲线看，荷载较小 的Ｅ行和荷载较大的Ａ、ｃ行沉降绝对值虽相差不大，但沉降速度相差近１倍，这也是今后应 注意的。
体，因此，移位工程托换加固的主要对象为墙体。墙托换加
固构造如图２．４．２所示。
托换加固梁是指在待迁移建筑物根部墙体两侧，用于托
换墙体荷载并加固移位切割面上部结构的水平构件。托换
加固梁可以分为与建筑物移动方向平行的纵向托换加固梁
和与移动方向垂直的横向托换加固梁两类，其受力方式和力
学计算模型也有所不同。墙托换加固体系的设计应包括纵、 横向托换加固梁及抬梁设计。
蓝戊己朱启华尹天军 （上海天演建筑物移位工程有限公司）
２．４建筑物整体移位工程设计方法
２．４．１引
言
建筑物整体移位是指在保持建筑物整体性和可用性不变的前提下，通过托换加固体系将建
４５
特种工程新技术
筑物与原有基础分离，再通过迁移轨道设施及动力设备将其移动到指定位置的工程。建筑物整 体移位工程示意如图２．４．１所示。
本文在综合分析国内外移位工程资料的基础上，通过大量的实际移位工程设计和现场试验 分析，对建筑物整体移位工程的设计方法作了全面的总结分析，提出了一套系统的通过滚轮迁移 的建筑物整体移位工程设计方法，以期在保证安全的基础上提高移位工程的经济性。
２．４．２墙托换加固体系的设计方法
对于砖混结构的建筑物，其主要的竖向承重构件为墙
图２．４．６柱托换加固体系构造
２．４．４下牵引轨道设计
在目前的移位工程设计中，下轨道通常是利用建筑物原有基础、就位后的新永久基础以及连 接二者的临时基础。在这些基础上铺设钢轨或预应力混凝土轨道梁。钢轨可采用槽钢内填混凝 土，轨道上再设置滚轮及托换加固结构。
该方法充分利用了建筑物的自身结构，具有较大的经济性，而且设计方法简单。对于移动方 向与建筑物基础平行的建筑物移位工程是比较理想的设计方案。其设计应包括原有基础的受力 验算及加固、临时基础及建筑物就位后的永久基础设计。永久基础应按现行建筑地基基础设计 规范执行。 ２．４．５地基设计
梁之间的咬合摩擦力对托换加固梁产生了扭矩及向下的均布荷载，单侧托换加固梁的受力状况
及计算模型如图２．４．３所示。
４６
第２章移位工程
抬梁集中力
Ｑ
（ａ）受力状况
（ｂ）计算模型
图２．４．３纵向托换加固梁受力状况及计算模型
根据上述计算模型及荷载分析，分别对托换加固梁按受弯和受扭构件计算其纵筋截面积，按 受剪和受扭构件计算其箍筋截面积，并将相应的计算结果叠加，即得到该类型弯剪扭构件的最终 配筋结果。 ２．４．２．２横向托换加固梁的设计方法
２．８６
３．９３
５．０３
７．４２
７．６５
７．８７
７．９６
Ｃ行平均沉降ｍｍ）
１．８８
３．２７
４．３５
５．６４
６．６１
６．７４
６．９３
７．０８
Ｅ行平均沉降（ｍｍ） ０．７７
１．４４
２．１５
２．４７
３．５３
３．６７
３．８６
３．９５
２．３．１４结 语
吴忠宾馆整体平移工程于２００４年１１月开工，２００５年１０月１日开始平移，２００５年１１月４ 日晚平移到位，整个平移过程结构未出现异常。吴忠宾馆成功平移，创造了平移１３层建筑物 的先例。不仅代表了我国平移领域目前最高的技术水平和成就，同时也打破了该领域的世界 纪录。通过吴忠宾馆的平移设计与实践，系统地解决了超高、超重建筑物平移工程中诸如地 基、基础、抱柱、卸载、滑移方式、反力系统、就位连接等一系列问题，为建筑物移位领域提供了 范例。
对于与建筑物移动方向垂直的横向托换加固梁，其下部没有滚轮的支撑，因此该类托换加固 梁可以按均布荷载及扭矩作用下的墙梁进行设计。上部建筑物传来的荷载及梁自重视作作用在 其上的均布荷载，另外墙体与托换加固梁之间的摩擦咬合力对托换加固梁产生了扭矩。横向托 换加固梁的构造形式如图２．４．４所示。
与普通的墙梁不同的是该构件还受到扭矩的作用，构件的最终配筋结果为按墙梁计算与按 抗扭计算配筋的叠加。