《建筑移位技术》PPT课件.ppt
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1、建筑移位概说,同济大学建筑物移位技术研究中心上海天演建筑物移位工程有限公司,目 录,第一节 移位工程概述第二节 移位工程设计第三节 移位工程施工第四节 案例选讲,第一节 移位工程概述,一、定义 移位工程是通过一定的工程技术手段,在保持建筑物整体性的条件下,改变建(构)筑物的空间位置,包括平移、爬升、升降、旋转、转向等单项移位或组合移位。广义的移位工程还包括树木,超大型设备或构件等移位,但它所采取的手段必须是工程技术手段,而非其它手段。,:挪动;改变,变动。移,禾相倚,移也。说文解字,:位置,所在的地方;职位,地位;特指皇位。位,列中庭之左右谓之位,从人立。说文解字,移位:挪动位置,改变位置。建
2、筑物移位:建筑物的位置挪动或改变。建筑物移位工程:人们为了某种目的,将建筑物从原位置移动到新位置的工程,包括平移、升降、爬升和转动。与纠倾工程的区别:纠倾是将建筑物从新位置恢复到原位置。,托盘结构体系 pallet structural system 移位施工中,在建筑物底部设计水平截面的上部,通过梁与加强支撑等结构,形成托住上部结构并与其一同移动的整体结构体系。底盘结构体系 chassis structural system 移位施工中,在建筑物底部某一水平截面的下部,采用梁、板并与基础连接,形成能承受建筑物移位时的移位荷载,并满足地基承载能力的承载结构体系。,建筑物平移演示动画,顶推示意图
3、,牵拉示意图,结构加固示意图,油缸分布,支座布置示意图,隔震支座,建筑物移位技术的起步始于二十世纪初的欧美国家,世界上第一例建筑物移位工程是位于新西兰新普利茅斯市的一所一层农宅,此后,欧美、前苏联等国家相继发展了这项技术,据统计,目前国外完成的移位工程总数约30余项。我国建筑物移位技术始于上个世纪的八十年代,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的速度非常迅猛,势头良好,其理论与技术处于世界领先地位,到目前为止,我国已累计完成各类建筑物移位100余幢。,二、分类(一)根据移位装置分类:1、滚动式:其移位装置是采用辊轴,依靠辊轴的转动来实现建筑物移位的。2、滑动式:所谓滑动式
4、是指移位装置的滑移面是滑动摩擦,通常下轨道为钢轨或钢板,上轨道为钢板或槽钢,这是一种新兴的移位装置。3、轮动式:在托盘梁体系下布置一系列的转轮(通常为橡胶轮胎),底盘结构体系为能满足移位要求的轨道梁系或道路。这也是近年兴起的一种新的移位方式。4、组合式:在同一建筑物移位工程中采用两种或两种以上的移位方式,进行组合式移位。,(二)根据基础处置方式分类:1、切断式:所谓切断式是指在基础的某一水平位置将基础切断,上部移走,在新的就位位置施作新基础,然后再将上部结构与新基础连接起来。2、连同式:所谓连同式是指将建筑物结构主体与基础一同移走。这种情况通常基础埋深线,对于深基础,如桩基等则不适用。,(三)
5、根据结构处理方式分类:1、整体式移位:所谓整体式移位是指在移位过程中建筑物结构整体性保持不变的移位。2、分体式移位:根据建筑物的结构特点以及移位要求将建筑物的主体结构分成两部分或三部分分别移位,在新址基础上再连接起来或永久的分开的移位工程。,(四)根据移位方式分类:1、水平式移位:所谓水平式移位(简称平移)是指整个移位过程是在同一水平面内完成的,移位过程中建筑物的标高不发生任何变化。它主要包括直线移位、折线移位(转向移位)、曲线移位和旋转移位。2、升降或移位:是指在移位过程中建筑物的标高发生变化的移位。它又包括两种类型,一种是原地升降移位,即建筑物保持原地不动,在垂直方向上抬升或下降;一种是爬
6、式升降移位,这种移位方式是指在建筑物的水平移位过程中同时完成升降移位。它通常适用于水平移位过程中不需要对建筑物进行小幅度的升降移位。3、组合式移位:两种或两种以上移位方式的组合。例如直线位移旋转移位或旋转移位抬升移位等。,(五)根据施工方式分类:1、顶推式:沿着移位方向在建筑物的一侧采用千斤顶或其它动力设备顶推建筑物来实现建筑物移位方式。2、牵拉式:沿着移位位方向,采用千斤顶及钢铰线等对移位建筑物进行牵拉。3、组合式:即在同一建筑物移位工程中,即有顶推又有牵拉。,(六)按托盘结构形式分类:1、十字交叉梁结构体系2、拱形结构体系3、梁板结合结构体系,(七)按施力设备的控制方式分类:1、手动控制千
7、斤顶施力方式2、数字控制千斤顶施力方式,(八)按偏移控制方式分类:1、有侧限控制方式2、无侧限控制方式,三、国外移位工程技术的发展与现状,1世界上第一座建筑物整体迁移工程是位于新西兰新普利茅斯市的一所一层农宅,使用蒸汽机车作为牵引装置。现代整体平移技术应始于20世纪初。,图1-1 新西兰农宅平移中,2、美国依阿华大学科学馆整体平移,1901年美国依阿华大学由于校园扩建,将重约60000KN三层高的科学馆进行了整体平移,而且在移动的过程中,为了绕过另一栋楼,采用了转向技术,将其旋转了45度。该建筑物平面为86英尺115英尺,建筑面积约3000,此项移位工程采用的是圆木滚轴滚动装置,用了675个直
8、径6英寸圆木滚轴,用800个螺旋千斤顶将建筑物顶起,采用木梁托换,用30个螺旋千斤顶提供水平牵引力,这一技术在当时的土木工程界引起了相当大的兴趣和广泛的评论。这座楼至今仍在使用,历经了百年考验。,图1-2 美国依阿华大学科学馆平移中,3美国明尼苏达州Minneapolis市的Shubert剧院平移工程 1999年1月25日美国明尼苏达州Minneapolis市Shubert剧院进行了平移,平移采用的平板拖车自身具有动力装置,在平移现场外观看不到牵引设备(图3-6),令人惊叹不已,参观者络绎不绝,引起了新闻媒体注意,广泛进行报道,平移工程取得圆满成功。为了增加其整体性,将剧院内斜地面开挖6.1m
9、深,在墙下浇注了混凝土墙对建筑物进行了加固,然后填砂至地面下 1.52m处,在此空间内设置主次钢梁托换系统(重2270KN),托换时用138个千斤顶19个液压泵站,分3个区顶起2.44m,置入移动平板拖车,移至指定位置后,将托换钢梁取出,建筑物落至新基础上。整个工程用了70台移动平板拖车,其中20台为自带动力的。该剧院位于市中心,交通压力很大,因此平移前制定了详细的行走路线,在经过第6大街前,先转900,使建筑物主立面面向Hennepin路,途径的 Gluek餐厅建造在一个非常深的地下室上,结构上要求此剧院在移动的过程中必须与其保持一定的距离,这就必须要调整 Shubert 剧院行走路线,使其
10、行走轨迹成一曲线形状以便绕过此餐厅(图3-7)。,图1-3 平移现场,图1-4 行走轨迹,4(美)别墅渡轮移位 1998年,美国的一所豪华别墅,建筑面积约1100,从波卡罗顿长途跋涉100多英里到皮斯城,建筑物进行顶升托换时用了64个150KN千斤顶,这座移位工程的特殊之处在于这座别墅行进中必须要经过一条运河,在这一段路程上采用一艘特殊的船体作为运输工具,通过调节船中的水量(192000加仑)来保证该建筑物从陆地到船上和从船上到陆地的平稳性。该建筑物基础为混凝土桩基,桩基切断时钢筋留有足够的连接长度,以便移至新位置时的连接。,图1-5 别墅渡轮移位中,5(美)卡罗莱纳州海岸灯塔移位工程 199
11、9年6月位于美国卡罗莱纳州Hatteras角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1600英尺外的地方,由于地形的原因,移动的轨迹达2900英尺。这座灯塔高61m,重达44000KN。和以往的移位工程相比,这项工程无论从设计上还是从施工上都达到了很高的水平。为了确定建筑的自重,采用了世界上最先进的液压顶升系统,由100个千斤顶将其顶高5英尺,为了保证此高耸结构的稳定性和承载力系统的可靠性,采用扩大钢梁作为底盘,用钢梁铺成7条行走的下轨道,设置14根跨越7条下轨道的长滚轴,液压千斤顶提供水平牵引力,每分钟行走25英尺,同时采取了许多措施来避免所经路途可能遭受的暴风雪的侵袭和地基的
12、破坏。,图1-7 灯塔底部托换结构,图1-6 灯塔状况,6丹麦哥本哈根飞机场平移工程 1999年9月16日至19日,丹麦哥本哈根飞机场由于扩建将候机厅从机场一端移至另一端,经过4个月的准备工作,在4天之内移动2500米。该建筑物建于1939年,长110米,宽34米,二层局部三层,钢筋混凝土框架结构,移动时,将一层内外墙体全部拆除,在一层中间高度处用水平和斜向钢结构支撑进行加固,并通过这些支撑将建筑物的荷载均匀地落在60台自推动多轮平板拖车上,用金刚石链条锯将框架柱在地面处切断,为了保证移动的速度,采用了多种规格的自推动多轮平板拖车,在车上安装了自动化模块和电脑设备,借此来自动调节x或y方向的同
13、步移动以及补偿z方向不同路面之间的沉降差,而且能够自动确定旋转中心。由于平移时不能影响到飞机起降,整个工程在时间上进行了详细的计划,基本上都是在晚上进行的由于各拖车荷载分配与计算不一致,平移时建筑物内部出现了一些细小裂缝。,图1-8 哥本哈根飞机场平移现场,图1-9 多轮平板拖车,我国的建筑物移位技术始于上个世纪八十年代,但这项技术在我国发展的速度非常迅猛.近二十年,我国相继完成了一大批有重大影响及突破性的移位工程项目。从移位建筑物的体量上、高度上、移位距离上,以及技术与理论上都获得重大突破。截止目前为止,我国已成功完成100多项移位工程。在数量上已远远超过国外移位工程数量的总和。,四、国内移
14、位工程技术的发展与现状,1、直线移位移动距离最长的代表工程 河南慈源寺平移工程(2006年),慈源寺位于河南省安阳市林州横水镇马店村内的慈源寺,始建于1300年前的唐代贞观年间。由于安林高速公路的建设将从寺院中部通过,固对其中三座文物建筑实施整体平移。其他九座建筑实施“解体组合”的方式搬迁,也就是说,拆了之后按原样、用原材料重建。慈源寺新址位于现址西南方向,海拔约310米,寺院的“新家”距离老家大约400米左右。,图1-11 慈源寺平移中,图1-10 准备平移,2、旋转移位的代表工程 山东东营永安商场旋转工程(华夏第一旋)(2005年),世界首例以固定端为轴心进行旋转的建筑物移位工程:成功解决
15、了结构荷载托换、新老基础不均匀沉降、移动弧形轨迹难控制三大技术难题,开创了国内外建筑物以固定端为轴心进行旋转移位的先河,被誉为“华夏第一旋”;四层钢筋混凝土框架结构,基础形式为桩基础,楼高18.3m,建筑面积4811.49平方米,总重量5773.8吨;以西北角为圆心顺时针旋转20度,旋转半径最大达74.6m旋转最长距离为26.043m。,图1-12 山东东营永安商场,3、滑动移位的的代表工程 宁夏吴忠宾馆(2005年),吴忠宾馆移位工程位于宁夏吴忠市裕民街,是一幢在建中的星级宾馆,由主楼和裙楼两部分组成,为框架结构;主楼长43.04米,宽17.64米,高12层,局部13层,最高点标高53.7米
16、;裙房3层,长50.84米,宽17.7米,整座建筑占地面积1927平方米,建筑总面积约12700平方米。根据规划要求,拟将该建筑向西平移82米,平移总重量约20000吨。,图1-13 吴忠宾馆平移中,4、组合移位的代表工程 上海音乐厅(2003年),上海音乐厅占地面积1254平方米,建筑面积约3000平方米。结构总体上为框架排架混合结构。音乐厅整体平移6646米并整体顶升338米。音乐厅总体迁移方案为:先在原址顶升1.7米,然后平移6646米到达新址,最后顶升1.68米。该工程凝聚了国内结构、建筑及机、电、液方面数十位专家的智慧,先后经过数十次方案论证,并在国内首次采用了PLC控制的液压同步平
17、移顶升系统,代表了国内目前在建筑物移位领域的最高水平。该工程经过7个月的精心施工,已于2003年7月取得了圆满成功,堪称建筑史上的一个奇迹。上海音乐厅的整体平移与顶升引起了国内外建筑界及新闻媒体的广泛关注,其中多家电视台及报刊进行了跟踪报道,中央一套“见证-发现之旅”栏目播出了长达四集的纪实性科技纪录片成败66.46,中央十套“科学调查”栏目也以流动的66.46为题进行了科技专题介绍。中央有关部委领导及上海市领导也多次到工地视察慰问并指导工作。,图1-14 上海音乐厅平移中,5、目前世界完成的最高、最重移位工程 山东莱芜高新技术产业园15层 办公楼平移工程(2006),莱芜高新管委会综合楼位于
18、莱芜市高新区凤凰路,为框架剪力墙结构,由主楼和裙楼两部分组成,主楼地下一层,地上十五层,裙楼地下一层,地上三层,基础采用筏板基础。该建筑物长72.8m,宽41.3m,占地面积2700 m2,总建筑面积24000m2,总高度67.6米,需沿纵向向西平移72米。建筑物上恒荷载重31980t,活荷载3008t。单柱下最大荷载1177t(恒荷载1090t,活荷载87t),最大柱截面为12001200 m2。基础埋深7.05m,筏板厚度650mm,基础梁高度2000mm。,图1-15 莱芜高新管委会综合楼,五、移位工程技术发展趋势与现实意义,(一)发展趋势 国外建筑物移位技术虽然起步较早,但完成的工程实
19、例并不多,这可能与其城市规划,城市建设理论比较先进、比较成熟有关,同时与其文化背景亦有关。而我国的移位技术虽然起步较晚,但发展迅猛,这与我国的特殊国情有关。国内外建筑物移位技术的发展趋势有以下几个方面:1、建筑物移位由多层建筑向高层发展:最初的建筑物移位通常是五、六层以下,现在已达到十层、十五层。2、结构形式由简单向复杂发展。3、小体量向大体量发展。4、移动轨迹由简单的直线移位向折线(转向)、曲线、组合移位发展。5、移位控制由人工向半自动化、全自动化发展。6、移位轨道由一次性的向可拆解组装式发展。7、服务领域由城市建设向多领域发展:如矿山工程、桥梁工程、隧道工程等。,(二)现实意义 该项技术之
20、所以在我国得到迅猛发展,主要原因是它适合我国的基本国情,概括说来它有以下五个方面的积极意义。1、良好的社会效益:可避免因拆迁而产生的社会矛盾,保持社会安全,不扰乱人们正常的生活工作秩序。2、显著的经济效益:通常一幢6层下以的建筑物移位,其移位费用大约占拆除重建费用的1/21/3,如果是较大体量的高层建筑,其经济效益更为显著。3、保护环境:避免因拆除而产生的建筑垃圾。4、节约资源:因为避免了拆除重建,所以节约了大量建材资源和能源,符合我国可持续发展和科学发展观的基本国策。5、保护古建筑、文物:通过移位技术,即解决了古建筑或文物与现代城市规划的矛盾,又保护了建筑、文物,包括古树名木等。,第二节 移
21、位工程设计,一、基本原理,建筑物移位的基本原理就是在建筑物基础的顶部或底部设置托换结构,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,在水平牵引力或顶升力的作用下,使建筑物通过设置在托换结构上的托换梁沿底盘梁相对移动(见图2-1)。因此建筑物平移工程的设计,包括托换结构的设计,基础与下轨道的设计,牵引系统的设计及建筑物到位后的连接设计等四方面的内容。,滑脚,图2-1 建筑物移位原理图,二、移位建筑物的鉴定与复核,建筑物检测前应先对现场进行调查,收集勘察报告、设计图、竣工图、施工资料、使用情况与环境条件等相关资料。根据建筑物的实际情况,
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