建筑物平移技術管理論文

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近年來，在大規模城市改造和房地產開發過程中，常常涉及到一些保護性的文物建筑和近代優秀建筑，由于這些建筑的特殊性及其在地塊中的特殊位置，常常使規劃設計顧此失彼，矛盾重重。對這些建筑采取何種保護措施直接關系到規劃設計的總體布局，影響到城市改造及房地產開發的社會效益和經濟效益。而采用建筑物整體遷移技術則可以很好的解決好這一問題：一方面通過平移可能完好無損的將建筑保存下來，另一方面，通過平移可以使整個地塊的規劃布局更趨科學合理，從而使經濟效益得到明顯提升。下面以兩個工程實例來說明建筑物整體遷移技術及其在解決上述問題中所發揮的積極作用：

工程實例一：愚園路劉長勝故居遷移工程

劉長勝故居位于靜安區愚園路81號，是四層磚、木、混凝土混合結構房屋。房屋始建于1916年，是劉長勝1946年在上海時的寓所，也是中共中央上海局和上海市委的秘密機關所在地。1991年公布為上海市革命紀念地點。房屋東西長14.6m,南北長14.69m，占地面積約200平方米,建筑面積約800平方米，總重約1000噸。

由于要在該地段建造九百城市廣場，而故居正處于規劃位置的一角，如不將其遷移，不但影響到九百廣場的建筑面積和綜合效益，且保留下來的故居由于與九百廣場太近，其歷史價值也無法得到充分的挖掘。有關方面經反復論證后，決定采用建筑物平移技術將故居遷出原址，從而徹底解決這一問題。

該工程于2001年4月開工，于2002年3月底結束，累計平移79.5米，抬升45cm。

目前，九百城市廣場主體已經完成，遷移到位的劉長勝故居也已大修改造完畢，重新裝修后擬作為黨史紀念館對中外游人開放。

工程實例二：上海音樂廳整體遷移與頂升工程

上海音樂廳（原名南京大戲院）位于延安東路523號，建于1930年。由何挺然等人組織的怡怡股份有限公司所購愛多利亞路（今延安東路）原潮州會館冢地興建。1930年3月25日以美國寰球電影公司的新片《百老匯》（Broadway）首映開幕。1951改名為北京電影院。1959年，為舉辦第一屆上海之春音樂會，經改造后更名為上海音樂廳。

上海音樂廳長48.76米，寬27.56米，總建筑面積3000平方米，為中國著名建筑師范文照設計的西方古典建筑形式的實例之一,1989年市政府公布為上海市優秀近代建筑文物保護單位。

上海音樂廳以其特殊的構造特點所產生的音響效果為中外音樂家所稱道，但長期以來，由于其狹小的舞臺、臨近延安路噪音大、周圍無法停車、功能設施不全等缺點嚴重影響了其優勢的發揮和經濟效益。有關方面急需改變這種狀況。隨著人民廣場綜合改造工程的實施，上海音樂廳整體遷移也成為其中的一個重要組成部分，根據規劃要求，音樂廳向東南方向平移66.4米，整體抬升3.38米。

音樂廳整體平移到位后,恰處于延中三期新建綠地的中間，就像鑲嵌在綠地中間的一顆明珠，不僅使音樂廳可以得到很好的保護，同時使音樂廳獲得更大的擴建和發展空間，提高了其藝術品位和人民廣場的文化氛圍，給上海市人民奉獻了一件建筑、文化藝術精品。

平移到位后，音樂廳的交通條件將更加便利，通過擴建，其配套設施及演出條件將大大改善，通過提升高度，將使其更加矚目，良好的休閑環境及濃厚的藝術氛圍將為其帶來良好的經濟效益。

該工程于2002年12月16日開工，于2003年7月8日遷移到位，目前已進入接柱及新結構施工階段。

上述兩例工程都采用了如下關鍵技術：結構加固、基礎托換和同步頂推。其中劉長勝故居還采用了旋轉技術，上海音樂廳還采用了同步頂升技術，在設備上音樂廳采用了更為先進的計算機控制的液壓同步系統。

1．房屋加固技術：

對于文物建筑由于使用年代較遠，結構較為松散，材料老化嚴重，經有關部門對房屋進行質量、安全鑒定后，一般都需要進行不同程度的加固，加固時以不改變房屋外貌為原則。

劉長勝故居以強度加固為主，穩定性加固為輔。

劉長勝故居房屋結構設計無抗震構造，木結構局部腐朽并損壞嚴重，墻體砂漿強度較低，部分粘土磚已風化剝落，有多處空洞及裂縫，個別內墻開裂，承載力有所降低。為保證平移過程中房屋的安全，對一樓采用鋼絲網水泥砂漿和型鋼進行加固，對二、三樓則只用型鋼進行拉，如下圖所示。

加固后的故居在先后三階段平移一次旋過程中，均完好無損，沒有出現任何結構裂縫。

上海音樂廳加固以空間剛度加固為主，強度加固為輔。

音樂廳具有如下結構特點：

a.占地面積廣、體量大，結構空曠，空間剛度差，結構較為復雜；

b.平面荷重分布極不規則，墻、柱布置不對正，立面上錯層較多，結構抗震性較差；

c.梁柱之間缺少拉結，舞臺部分柱子自由度較大，穩定性差；

d.使用年限較長，混凝土強度較低，柱的檢測強度只有6.3～13.2Mpa,局部結構已經開裂或變形；

e.結構現狀不清晰，傳力路線不明確，結構構件安全度不一致，不可預知因素多；

f.因其為保護性建筑，建筑藝術高，保護要求嚴，平移過程中不能損壞原有風貌風格，這就為平移前的加固增加了相當難度，也是歷史保護性建筑成功遷移的關鍵因素之一；

根據上述結構特點，為了提高音樂廳的整體穩定性，對音樂廳總體上采用空間輕型鋼桁架進行外拉內撐式“捆綁”加固法，重點對東西兩則、觀眾廳及舞臺進行加固。通過加固增加該部分梁柱之間的連接，降低墻、柱的自由度，從而改善原有結構的受力狀態，增加音樂廳整體穩定性及整體剛度。加固總體布置圖如下

音樂廳加固的特點與效果：

與劉長勝故居及以往移樓加固相比，音樂廳加固具有如下特點：

1．全部為空間剛度加固為主，以彌補音樂廳空間剛度不足，穩定性差的缺點

2.全部為輕型空間鋼桁架，與原結構點狀連接，不會對原建筑裝飾造成破壞；

3.只是為保證平移安全而進行的臨時加固，到位后全部拆除。

4.在平移和兩次頂升過程中有效發揮了作用，保證了音樂廳的結構安全。

5.驗收結果表明，由于采用了有效的加固措施，遷移結束后沒有發現任何結構裂縫，吊頂及壁飾完好無損。

劉長勝故居與音樂廳加固對比表如下：

工程項目加固重點加固范圍加固方式加固效果是否需要拆除

劉長勝故居強度主要承重墻鋼絲水泥網、型鋼良好型鋼拆除

上海音樂廳剛度觀眾廳，舞臺輕型空間桁架良好全部拆除

2．基礎托換技術

所謂整體托換技術就是將滑動面以上的結構從原基礎轉換到一個新的可移動體系上，這個新的體系通常由夾墻梁、上滑梁、抱柱梁、連系梁等組成，總稱為托盤梁系。其布置要與平移方向、墻柱分布、頂點布置相適應。

劉長勝故居基礎托換：

劉長勝故居屬磚混結構，托換主要是墻托換，局部有柱托換。托盤總布置圖如下：。

音樂廳基礎托換：

音樂廳總體上是框架結構，主要是柱托換，還有對保留墻體的托換，由于局部荷載比較集中，平移前利用托盤四根荷載較大的柱進行了卸荷。音樂廳托盤總體布置圖如下：

與劉長勝故居及其它類似工程相比，上海音樂廳因其體量大，需要頂升的特點，托盤的設計與施工要復雜很多：增加了頂升上支墩、卸荷支撐梁、鋼結構支撐梁、限位梁等多種結構。正是這些梁系很好的保證了音樂廳在遷移過程中的安全。

3．同步移位技術

所謂同步平移是指房屋各軸線在平移過程中保持方向不變，各滑道上的位移相同。如果說劉長勝故居的“同步”還處于肉眼觀察、人工控制的初級階段，那么上海音樂廳的“同步”已發生了質的飛躍，其整個過程可以實現自動監測、自動控制，其精度提高了十倍以上。音樂廳的平移就位誤差可以較好的說明這一點：最大誤差不超過13mm。

為了減少平移阻力，在音樂廳施工過程中第一次將不銹鋼板－四氟板磨擦應用到平移領域，其摩擦系數只有0.02－0.025，而劉長勝居所采用的鋼板－鋼板的摩擦系數為0.1－0.2。

同步頂升技術：

建筑物提升適用于以下幾種情況：

（1）建造年代較遠的老建筑，由于上海近幾十年來的地層沉降和道路多次修建，使得這些老建筑的底層地坪低于室外道路0.5－1.0甚至底于排水管道；常常因雨天積水室內潮濕而無法正常使用，為了改變其現狀，可以通過整體提升的辦法解決，劉長勝故居即屬于這種情況。

（2）建筑物本身極具保護價值，但建筑面積小，功能不全，土地無法得到充分利用，歷史價值無法得到充分挖掘，或經濟效益不明顯，或建筑效果不理想。通過整體提升并增加地下室進行擴建的方法可以解決此類問題，上海音樂廳即屬于這種情況。

整體提升可以兩種方式實現：爬坡提升和同步提升。

在劉長勝故居的遷移過程中，由于其平移距離較長，提升的高度不大，且現場施工條件較好，適宜于爬坡提升的方法，通過單向爬坡和正反坡平移將故居累計提升45cm,提升后的室內地坪高于室外人行道。

由于要與周邊環境相適應及增加地下室的需要，上海音樂廳累計提升高度3.38米，為實現這一目標，經過專家反復論證，采用了整體頂升技術，頂升分兩步：第一次在原地頂升1.7米，平移66.4米到達新址后再提升1.68米，整個頂升過程歷時二十天，頂升結束后，吊頂等外裝飾及結構完好無損。如此大規模，大體量的頂升，在國骨尚屬首例，在國外亦不多見，該工程因其特殊性引起了國內外媒體的廣泛關注。

4．PLC同步控制系統

在國內已經實施的建筑物移位項目中，無論是平移或是頂升，多以手動控制為主，同步控制的自動水化水平還較低，采用計算機控制技術的更少。且多用在糾偏頂升中，頂升的高度一般不超過80cm。上海音樂廳整體平移66.4米,累計頂升3.38米，遷移重量達5850噸，其綜合施工難度堪稱國內之最，在國外亦不多見。該方案集成了國內房屋平移、頂升方面先進的設計理論及施工實踐經驗，并運用了國際上先進的平移及頂升設備，代表了國際、國內在文物建筑平移領域的領先水平，該項目首次采用了PLC控制的液壓同步系統，填補了國內在這方面的空白。

該套系統由由液壓系統（油泵、油缸等）、檢測傳感器、計算機控制系統等幾個部分組成。液壓系統由計算機控制，可以全自動完成同步位移，實現力和位移控制、操作閉鎖、過程顯示、故障報警等多種功能。該系統具有如下特點：

具有友好Windows用戶界面的計算機控制系統；整體安全可靠，功能齊全；液控單向閥可防止任何形式的系統及管路失壓，從而保證負載有效支撐；所有油缸既可同時操作，也可單獨操作；同步控制點數量可根據需要設置；適用于大體積建筑物或構件的同步位移；

由于在音樂廳遷移工程中采用了許多新技術、新材料，并引進了國外先進的設備，綜合各方面，音樂廳平移與劉長勝故及類似的工程相比具有如下先進性：

工程項目摩擦系數平移速度(max)監測同步精度就位誤差

劉長勝故居0．1-0．26cm/min肉眼觀察30mm50mm

上海音樂廳0.02-0.0255cm/min計算機實時監控2mm13mm

除了上述關鍵技術外，在劉長勝整體平移工程中還采用了旋轉技術、正反坡平移技術；在上海音樂廳平移工程中還采用了卸荷技術和限位技術等。其中正反坡平移和限位技術在國內屬首次使用。

目前，建筑物整體平移技術已經日趨成熟和完善，特別是上海音樂廳的成功遷移，使這項技術達到了一個新的高度。劉長勝故居和上海音樂廳成功遷移的工程實例表明，在城市建設過程中，對于類似的問題完全可以采用建筑物整體移位技術進行解決，它對于解決城市建設中繼承與發展的矛盾提拱了一條新思路。

作者信息:

鄭華奇,系上海音樂廳平移頂升工程及劉長勝故居平移工程總工程師,同濟大學建筑物移位技術研究中心主任工程師.