歷史建筑整體移位工程設計分析
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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計方案。工程采用車載移位系統(tǒng)，并從從臨時加固、墻體托換、移位軌道、新基礎設計、就位連接等幾個方面進行了精心設計。結(jié)果表明：移位設計方案安全、可靠，順利完成了移位任務。
［關鍵詞］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、科學、文化和社會等價值。保護歷史建筑，真實、完整的保存并延續(xù)其歷史信息及價值，將其作為歷史見證予以傳承，使其成為當代經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要資源。建國七十多年來，尤其是改革開放四十年來，我國歷史建筑保護工作取得了舉世矚目的成績。然而，隨著城市的快速發(fā)展及擴大，許多歷史建筑已處于城市中心位置，歷史建筑的保護與城市規(guī)劃的矛盾日益突出，建筑物整體移位技術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，為單幢帶有民國時期風格坡屋頂樓房，兩層磚木結(jié)構(gòu)帶閣樓。建筑平面呈長方形，長19.45m，寬12.83m；正門位于東南側(cè)，門前設騎廊露臺，西南側(cè)設有邊門；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八年（1919年），一位美國醫(yī)生得到捐贈，在四擺渡作為醫(yī)院進行籌建，現(xiàn)狀留存單棟樓房原為醫(yī)院辦公樓，至民國二十六年抗戰(zhàn)爆發(fā)醫(yī)院停辦。新中國成立之后，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、文化價值，于2014年被列入蘇州市控制保護建筑。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)建設醫(yī)療中心。為了滿足醫(yī)療中心建設的要求，對該歷史建筑進行整體移位，向西（偏北）移動約22m，隨后向北（偏東）移動約113m，建筑物標高抬升1.3m。
2整體移位設計
建筑物整體移位技術的基本原理是：建筑物與下部基礎脫開后，將其托換到移動裝置上，利用移動裝置將建筑物移動到新址，再與新基礎進行就位連接。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]進行建筑物的移位，車載移位系統(tǒng)由移位臺車并聯(lián)組成。移位臺車由滾輪、下臺車、千斤頂、上臺車等幾個部分組成（如圖3所示）。采用鋼制滾輪：剛度大，摩擦力小。上下臺車采用型鋼焊接而成：下臺車內(nèi)部裝有電機，自帶動力；上部臺車與結(jié)構(gòu)預留的構(gòu)件連接。千斤頂為雙作用液壓千斤頂，可實現(xiàn)上升和下降的雙控制。 移位臺車布置于待移位結(jié)構(gòu)底部，通過上臺車進行連接；臺車宜均勻分布于結(jié)構(gòu)底部，可根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、荷載情況等進行適當調(diào)整；千斤頂分組接入不同的油路，當?shù)孛娌黄綍r，可達到自動調(diào)節(jié)高度的效果，保證建筑物底部處于同一水平面；臺車通過精軋螺紋鋼或者型鋼雙向連成一個整體，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，并已多次應用于實際工程中。
2.2臨時加固
根據(jù)檢測報告，該結(jié)構(gòu)整體性和剛度差，抗震措施設置不到位。為保證移位過程中結(jié)構(gòu)安全，在移位前對結(jié)構(gòu)用型鋼進行臨時加固處理。型鋼選用編號14a的槽鋼，水平向每層設置兩道，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)對稱設置槽鋼，并通過螺栓夾緊固定；為保證強度和剛度接近，槽鋼在兩個方向均有設置；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原結(jié)構(gòu)面層的損傷。通過采用型鋼加固的臨時措施，為建筑提供了一個強度、剛度均較好的鋼框架，相當于砌體結(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，型鋼臨時加固措施具有可逆性，型鋼在移位工程結(jié)束拆除后，對建筑基本沒有損傷，最大限度地保留了歷史建筑的原始風貌。
2.3墻體托換
托換技術是建筑特整體移位的關鍵的技術之一，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，增設交叉連梁，以增大結(jié)構(gòu)整體鋼度大，減小建筑物在移動過程中的變形。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軸線的墻體上，極大地提高房屋在移動過程中的抗變形能力和整體性，避免結(jié)構(gòu)在移動過程中出現(xiàn)裂縫和損傷。根據(jù)測繪圖進行PKPM軟件的建模（如圖5所示），其中墻體按測繪圖紙厚度輸入，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)軟件計算結(jié)果，托換雙夾梁撓度最大值為0.65mm，是計算跨度的1/9330，遠小于規(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建筑的影響。
2.4移位軌道
本次移位工程，鋪設枕木、砂石、鋼板作為下軌道。（1）場地平整，對低凹區(qū)需填土碾壓夯實，對局部較高地勢需降低地面標高；（2）挖除回填土，以2層黏土作為持力層，采用級配砂石分層夯實，每層厚度不大于200mm，壓實系數(shù)不小于0.94；（3）采用重型壓路機壓實，地基承載力特征值不小于150kPa；（4）輔設一層枕木，枕木垂直軌道方向輔設；（4）枕木上鋪設20厚鋼板；（5）軌道與枕木間用砂石墊實，保證軌道平整、均勻受力。
2.5新基礎設計
由于建筑物荷載不大、分布均勻，且場地內(nèi)無液化土，新基礎采用條形基礎進行設計。根據(jù)巖土工程勘察報告，場地內(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。條形基礎的寬度、厚度、配筋由模型計算得到。條形基礎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
建筑物移位到目標位置后，與新基礎處條形基礎進行連接，使上下結(jié)構(gòu)形成一個整體。首先設置臨時支撐，在保證建筑物穩(wěn)定的情況下，分區(qū)域分批撤出移位臺車；使用L形鋼筋，在雙夾梁及基礎處分別植筋，植筋深度滿足規(guī)范要求；進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)對歷史建筑進行移位，從臨時加固、墻體托換、移位軌道、新基礎設計、就位連接等幾個方面進行了精心設計，安全、可靠，保證了項目的順利完成。目前，歷史建筑已順利移位至目標坐標，并通過了文物主管部門的驗收。
參考文獻
[1]衛(wèi)龍武，吳二軍，李愛群等.江南大酒店整體平移工程的關鍵技術[J].建筑結(jié)構(gòu)，2001，31（12）：6.
[2]李愛群，衛(wèi)龍武，吳二軍等.江南大酒店整體平移工程的設計[J].建筑結(jié)構(gòu)，2001（12）：3-5，8.
[3]徐風，楊燕，陳永站等.地下空間開發(fā)中的歷史建筑遷移保護實例研究[J].建筑工程技術與設計，2015（35）：25-26.
[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：ZL201510623250.5，2017-05-03.
作者：徐賈 衛(wèi)海 衛(wèi)龍武 單位：江蘇鴻基節(jié)能新技術股份有限公司