建筑物移位改造工程新技术及应用
完成单位:山东建筑大学

支撑项目(平台):国家科技支撑计划、国家自然科学基金

参与单位:山东山东省教育厅

所属学科:土木工程

主要贡献者:张鑫, 吕西林, 贾留东, 贾强, 卢明全 ,李国雄

成就简介:针对建筑物移位工程中关键科学技术问题,全面揭示了托换结构受力性能、牵引力变化规律和组合就位连接支座力学特性,发明了滑车及步进式自行走移位装置、连续行进牵引设备等,研发了移位测控系统,形成成套技术。

本项目在国家科技支撑计划、国家自然科学基金等支持下,历时十余年,针对建筑物移位工程中托换、牵引控制、就位连接等关键科学技术问题,通过系统地研究,形成成套技术,主要发明点为:1、揭示了柱四面包裹式和预应力装配式托换节点的受力机理,首次提出移位托换节点的设计方法。发现移动过程中托换梁剪跨比不断变化引起托换结构内力变化和托换过程中托换结构沉降变化的规律,发明了一种移位滑车装置和可控式提升托换工具,实现了移动过程中托换结构剪跨比固定不变和托换结构沉降变形的主动控制,提高了托换结构的安全性。2、针对移动过程中牵引与控制各关键环节,提出移动摩阻系数取值方法及牵引力计算公式,研发了基于建筑物重量和摩阻系数的移位测控系统和连续行进移位牵引设备,实现了建筑物移位同步自动控制。发明了步进式自行走建筑移位装置,能够自适应轨道的不均匀沉降;发明了移位抗倾覆轨道,防止了高层建筑移动过程中偏离轨道;发明了移位顶升转向方法,对上部结构影响小,易操作。3、首次提出将行走装置与铅芯橡胶垫相结合的组合隔震支座,阐明了组合支座的受力机理,发明了组合支座就位连接新方法,提高了移位建筑物的抗震能力;发明了高性能混凝土外包薄层对截断柱的加固方法,提高了框架结构顶升移位后的承载能力。4、发明了基于建筑物移位托换技术的以静压桩、钢管桩等为支撑构件的既有建筑地下增层工艺,解决了既有建筑室内有限空间施工的难题,并可增设多层地下室。综合技术指标:移动过程中监控点位移差与其距离之比小于1/1000,就位最大位移差小于10 mm,为传统方法的1/4;移动速度达3.6 m/h,比传统方法提高50%;采用组合隔震支座连接,与移位前相比地震剪力减少60%;移位造价为拆除重建的30-50%、工期为1/4-1/3。获授权发明专利10项、软件著作权1项,主编国家行业标准《建(构)筑物移位工程技术规程》,出版专著2部,发表学术论文87篇。经教育部鉴定达国际先进水平,获2012年度教育部技术发明一等奖。本项目技术已在山东、广州、大连和上海等地推广应用,完成66项建筑移位工程(其中历史建筑22项),并成功用于既有建筑地下空间开发、加固改造等工程,产生经济效益1.4亿元。2007年完成的莱芜开发区15层办公楼移位重量达35000t,为国内外最重移位建筑物;2013年为济南繁华商埠区某历史建筑增设了三层地下室。本项目成果为重要建筑特别是具有历史文化意义的建筑保护提供了技术支持,促进了社会可持续发展和文化传承。

扫码关注

“高校科技进展”微信公众号