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建筑顶升

/jacking-up of buildings/
条目作者周红兵

周红兵

最后更新 2024-12-03
浏览 171
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在既有建筑结构或在地面拼装完成的建筑构架等下方设置顶升装置,将建筑或构架逐步顶升至设计标高的工程施工。

英文名称
jacking-up of buildings
所属学科
土木工程

20世纪30年代,不少发达国家对具有保护价值的古建筑、重要性建筑实施保护性的迁移或顶升,中国从20世纪80年代开始才比较系统地开展这方面的研究与实践。建筑顶升以不改变建筑原有外形、不影响周边环境、施工周期短、污染低等诸多特点,成为解决建筑纠偏加固、文物建筑保护、建筑抬升、桥梁加高等问题的优选方案,在上海音乐厅、天津海河狮子林桥、上海中环线云岭立交、浙江湖州岂风大桥等施工中有着诸多成功案例。随着社会需求的增加刺激了该行业的迅速发展,顶升手段不断推陈出新、配套工艺日趋成熟,同时与建筑平移搭配使用,其发展前景更为广阔。

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根据使用功能,建筑顶升一般分为纠倾(仅对建筑实施纠正,建筑的整体标高不变)、整体顶升(仅对建筑实施整体顶升,目的在于提高整体标高,标高不变)、顶升纠倾(既实施纠正又整体顶升,同时满足纠正及提高整体标高的目的)。

根据顶升装置的设置部位,顶升一般有上顶升和下顶升两种。将千斤顶等顶升装置倒支于结构支点下的为上顶升,将千斤顶始终置于基础之上的为下顶升。两种方式均随千斤顶的进油和回油,交替填塞临时垫块,实现结构的逐步升高。顶升过程中须采取稳定结构的措施和防偏移措施,注意顶升的同步。

建筑顶升常见的工序包括顶升准备、顶升施工及就位。

顶升准备。主要包括:①既有建筑物、构筑物等的状况调查,必要时的检测鉴定与加固。②清除结构冗余荷载,拆除填充墙及周边相连物体等。③完成托换体系施工。托换体系是通过原结构竖向受力构件与托换结构连接,将建筑物托起。托换结构一般采用钢筋混凝土结构、钢结构或钢骨混凝土结构。④完成相关监测系统的设置及相应的测试、调试工作等。

顶升施工。主要包括:①支撑顶升体系、顶升限位装置安装。支撑顶升体系常采用多点同步液压控制系统,由计算机控制,可全自动完成同步顶升,实现力和位移控制、操作闭锁、过程显示、故障报警等多种功能。系统下的所有油缸组既可同步操作,也可单组操作,同步控制点数量可根据需要设置。②顶升设备安装。根据设计计算选定液压千斤顶型号、数量并按设计位置就位,完成相关的油路、回路连接。③顶升系统可靠性检验,包括元件可靠性、系统可靠性、液压油的清洁度、力闭环的稳定性、位置闭环的稳定性等。④顶升系统调试,包括液压系统检查、控制系统检查、监测系统检查、初值设定与读取等。⑤称重,包括保压试验、各顶升装置称重等。⑥试顶升,提供整体姿态、结构位移等情况。⑦正式顶升,根据顶升操作规程将目标对象顶升至设计标高。

顶升就位。建筑或构架顶升至设计标高后搁置于新基础或临时基础之上,就位时,顶升高度通常稍超出设计标高,待精确测量出设计标高并完成支座设置后缓慢回落完成就位。建筑或构架就位后拆除托换体系、顶升装置等。

建筑顶升应考虑建筑沉降变形所产生的应力在顶升过程中的释放以及对托换体系、支撑体系及原结构的影响,要求能平缓地释放应力。顶升过程中需尽量消除顶升力不平衡或基础沉降对结构和顶升的不利影响。顶升施工中还需考虑房屋重心与所有顶升力合力的作用点的重合,防止在顶升中出现平移、扭转、倾斜等现象。在顶升运动中,建筑物重心升高,支撑体系的稳定是风险控制的核心。

顶升过程中,通过诸如液压伺服比例控制顶升系统等对顶升力和顶升高度进行双控,每次顶升高度以能满足临时垫块安装要求即可,不宜超出太多。顶升量和顶升力的控制通常采用平衡阀,由进油流量控制油缸运动速度,平衡油缸的负荷压力,保护油缸不发生过载,最大限度地减少外接管道带来的意外。以理论起顶力作为顶升初步依据,采取微量、逐级顶升方式缓慢顶升,回落时分级回落。结构顶升空间内不得有障碍物。

建筑顶升工程具有难度高、风险大的特点,不仅要求技术人员深度掌握建筑结构特点,熟悉顶升方法和施工过程,同时还需不断根据工程条件和监测信息及时判断、调整顶升方案。建筑顶升的未来趋势是,通过合理的数值计算方法、施工BIM技术、建筑结构监测技术等有效辅助手段,对建筑顶升的前期模拟、过程控制、后期评价的全过程精细化管控。

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