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8.2 设计


8.2.1 设计前,应调查核实作用在结构上的实际荷载,并对建筑物轴线及构件的实际尺寸进行现场测量核对,并对结构或构件的材料强度、实际配筋进行抽检。
8.2.2 移位加固设计,应考虑恒荷载、活荷载及风荷载的组合,恒荷载及活荷载应按实际荷载取值,当无可靠依据时,活荷载标准值及基本风压值应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定;移位施工期间的基本风压,可按当地10年一遇的风压值采用。
8.2.3 建筑物移位加固设计,应包括托换结构梁系、移位地基基础、移动装置、施力系统和结构连接等设计内容。
8.2.4 托换结构梁系的设计,应符合下列规定:
    1 托换梁系由上轨道梁、托换梁及连系梁组成(图8.2.4)。托换梁系应考虑移位过程中,上部结构竖向荷载和水平荷载的分布和传递,以及移位时的最不利组合,可按承载能力极限状态进行设计。荷载分项系数,应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定。

图8.2.4 托换梁系构件组成示意

图8.2.4 托换梁系构件组成示意
1—托换梁;2—连系梁;3—上轨道梁;
4—轨道基础;5—墙(柱);6—移动装置

    2 托换梁可按简支梁、连续梁设计。对砌体结构,当上部砌体及托换梁符合现行国家标准《砌体结构设计规范》GB 50003的要求时,可按简支墙梁、连续墙梁设计。
    3 上轨道梁应根据地基承载力、上部荷载及上部结构形式,选用连续上轨道梁或悬挑上轨道梁。连续上轨道梁可按无翼缘的柱(墙)下条形基础梁设计。悬挑上轨道梁宜用于柱构件下,且应以柱中线对称布置,按悬挑梁或牛腿设计。上轨道梁线刚度,应满足梁底反力直线分布假定。
    4 根据上部结构的整体性、刚度、平移路线地基情况,以及水平移位类型等情况对托换梁系的平面内、外刚度进行设计。
8.2.5 移位加固地基基础设计,应包括轨道地基基础及新址地基基础,且应符合下列规定:
    1 轨道地基设计时,原地基承载力特征值或单桩承载力特征值可乘以系数1.20;轨道基础应按永久性工程设计,荷载分项系数按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定采用。当验算不满足移位要求时,地基基础加固方法可按本规范第11章选用。
    2 新址地基基础应符合新建工程的要求,且应考虑移位过程中的荷载不利布置,以及就位后的结构布置,进行地基基础的设计;当就位地基基础由新、旧两部分组成时,应考虑新、旧基础的变形协调条件。
    3 轨道基础,可根据荷载传递方式分为抬梁式、直承式及复合式。设计时,应根据场地地质条件,以及建筑物原基础形式选择轨道基础形式。
    4 抬梁式轨道基础由下轨道梁及集中布置的桩基础或独立基础组成。下轨道梁应考虑移位过程荷载的不利布置,按连续梁进行正截面受弯承载力及斜截面承载力计算,其梁高不得小于梁跨度的1/6。当下轨道梁直接支承于桩上时,其构造尚应满足承台梁的构造要求。
    5 直承式轨道基础以天然地基为基础持力层,可采用无筋扩展基础或扩展基础。当辊轴均匀分布时,按墙下条形基础设计。当辊轴集中分布时,按柱下条形基础设计,基础梁高不小于辊轴集中分布区中心间距的1/6。
    6 复合式轨道基础为抬梁式与直承式复合基础,当采用复合基础时,应按桩土共同作用进行计算分析。
    7 应对轨道基础进行沉降验算,并应进行平移偏位时的抗扭验算。
8.2.6 移动装置可分为滚动式及滑动式两种,设计应符合下列规定:
    1 滚动式移动装置(图8.2.6)上、下承压板宜采用钢板,厚度应根据荷载大小计算确定,且不宜小于20mm。辊轴可采用直径不小于50mm的实心钢棒或直径不小于100mm的厚壁钢管混凝土棒,辊轴间距应根据计算确定,且不宜大于200mm。辊轴的径向承压力宜通过试验确定,也可用下式计算实心钢辊轴的径向承压力设计值Pi

       (8.2.6-1)

式中:kp——经验系数,由试验或施工经验确定,一般可取0.6;
     d——辊轴直径(mm);
     l——辊轴有效承压长度(mm),取上、下承压长度的较小值;
     f——辊轴的抗压强度设计值(N/mm2);
     E——钢材的弹性模量(N/mm2)。

图8.2.6 水平移位辊轴均匀分布构造示意

图8.2.6 水平移位辊轴均匀分布构造示意
1—墙;2—托换梁;3—连续上轨道梁;
4—移动装置;5—轨道基础;6—墙(柱);
7—悬挑上轨道梁;8—连系梁

    2 滑动式行走机构上、下轨道滑板的水平面积A0,应根据滑板的耐压性能,按下式计算:

A0≥N/f0      (8.2.6-2)

式中:N——滑板承受的竖向作用力设计值(N);
     f0——滑板材料抗压强度设计值(N/mm2)。
8.2.7 施力系统设计,应符合下列规定:
    1 移位动力的施加可采用牵引、顶推和牵引顶推组合三种施力方式。牵引式适用于重量较小的建筑物移位,顶推式及牵引顶推组合方式适用于重量较大的建筑物移位。当建筑物旋转移位时,应优先选用牵引式或牵引顶推组合方式。
    2 移位设计时,水平移位总阻力F可按下式计算:

F=ks(iW+μW)       (8.2.7-1)

式中:ks——经验系数,由试验或施工经验确定,可取1.5~3.0;
     i——移位路线下轨道坡度;
     W——作用的标准组合时建筑物基底总竖向荷载(kN);
     μ——行走机构摩擦系数,应根据试验确定。
    3 施力点应根据荷载分布均匀布置,施力点的竖向位置应靠近上轨道底面,施力点的数量可按下式估算:

n=kG(F/T)      (8.2.7-2)

式中:n——施力点数量(个);
     kG——经验系数,当采用滚动式行走机构时取1.5,当采用滑行式行走机构时取2.0;
     F——水平移位总阻力,按本规范式(8.2.7-1)计算;
     T——施力点额定工作荷载值(kN)。
8.2.8 建筑物移位就位后,应进行上部结构与新址地基基础的连接设计,连接设计应符合下列规定:
    1 连接构件应按国家有关标准的要求进行承载力和变形计算。
    2 砌体结构建筑移位就位后,上部构造柱纵筋应与新址基础中预埋构造柱纵筋连接,连接区段箍筋间距应加密,且不大于100mm,托换梁系与基础间的空隙采用细石混凝土填充密实。
    3 框架结构柱的连接应按计算确定。新址基础应预埋柱筋与上部框架柱纵筋连接,连接区段箍筋间距应加密,且不应大于100mm。柱连接区段采用细石混凝土灌注,连接区段宜采用外包钢筋混凝土套、外包型钢法等进行加固。
    4 对于特殊建筑,当抗震设计要求无法满足时,可结合移位加固采用减震、隔震技术连接。


条文说明

8.2 设计

8.2.1 一般情况下建筑物经多年使用后,其使用功能均可能存在一定程度变化,对使用较久的建筑设计前应调查核实其现状。
8.2.2 考虑到移位加固施工是一个短期过程,移位过程建筑物已停止使用。为使设计更为合理,建议恒荷载和活荷载按实际荷载取值,基本风压按当地10年一遇的风压采用。
    由于移位加固工程的复杂性和不确定因素较多,设计时应注重概念设计,应尽量全面地考虑到各种不利因素,按最不利情况设计,从而确保建筑物安全。
8.2.4 托换梁系设计应遵循的原则:
    1 托换梁系由上轨道梁、托换梁或连系梁组成,与顶升纠倾托换一样,托换梁系是通过托换方式形成的一个梁系,其设计应考虑上部结构竖向荷载受力和移位时水平荷载的传递,根据最不利组合按承载能力极限状态设计,其荷载分项系数按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009采用。
    2 托换梁是以上轨道梁为支座,可按简支梁或连续梁设计,托换梁的作用与转换梁相同,用于传递不连续的竖向荷载,由于一般需通过分段托换施工形成,故称为托换梁。对砌体结构当满足条件时其托换梁可按简支墙梁或连续墙梁设计。
    3 上轨道梁可分成连续和悬挑两种类型,一般连续式上轨道梁用于砌体结构,而悬挑式上轨道梁用于框架结构或砌体结构中的柱构件。
    4 在移位过程中,托换梁系平面内不可避免产生一定的不平衡力或力矩,因此造成偏位或对旋转轴心产生拉力。各下轨道基础(指抬梁式下轨道基础)也有可能存在不均匀的沉降变形,所以在进行托换梁系的设计时应充分考虑平移路线地基情况、水平移位类型、上部结构的整体性和刚度等,对托换梁系的平面内和平面外刚度进行设计。
8.2.5 移位地基基础包括移位过程中轨道地基基础和就位后新址地基基础,其设计原则如下:
    1 轨道地基应满足建筑物行进过程中不出现过大沉降或不均匀沉降,其地基承载力特征值可考虑乘以1.20的系数采用。轨道基础设计的荷载分项系数应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010采用。当有可靠工程经验时,当轨道基础利用建筑物原基础时,考虑长期荷载作用效应,原地基承载力特征值或单桩承载力特征值可提高20%。
    2 新址地基基础按新建工程设计,但应注意移位加固的特点,考虑移位就位时的荷载不利布置和一次性加载效应。
    3 轨道基础形式是根据上部结构荷载传递与场地地质条件确定的,应综合考虑经济性和可靠性。
    7 移位过程中的轨道地基基础沉降差和沉降量将直接影响移位施工,由于移位过程中不可避免会出现偏位,因此应对其进行抗扭计算。特别在抬梁式轨道基础设计中,应考虑偏位产生的对小直径桩的偏心作用,并保证轨道基础梁有一定的抗扭刚度。
8.2.6 滚动式移动装置主要由上、下承压板与钢辊轴组成,在实际工程中,承压板一般为钢板,主要起扩散滚轴径向压应力的作用,避免轨道基础混凝土产生局部承压破坏,其扩散面积与钢板厚度有关。规范建议采用的钢板厚度不宜小于20mm。地基较好,轨道梁刚度较大,移位时钢板变形小时可适当减少厚度。国内工程应用中有采用10mm钢板成功的实例。辊轴的直径过小移动较慢,过大易产生偏位,规范建议控制声50mm较为合适。式(8.2.6-1)为经验公式,参考国家标准《钢结构设计规范》GB 50017-2003式(7.6.2),引入经验系数kp以综合考虑平移过程减小摩擦阻力的要求以及辊轴受力的不均匀性。
8.2.7 根据实际情况和工程经验选择牵引式、顶推式或牵引顶推组合式施力系统,施力点的竖向位置在满足局部承压或偏心受拉的条件下,应尽量靠近托换梁系底面,其目的是为了尽量减小反力支座的弯曲。行走机构摩擦系数,其经验值对钢材滚动摩擦系数可取0.05~0.1,聚四氟乙烯与不锈钢板的滑动摩擦系数可取0.05~0.07。
8.2.8 建筑物就位后的连接关系到建筑物后期使用安全,因此要保证不改变原有结构受力状态,连接可靠性不低于原有标准。对于框架结构而言,由于框柱主筋一般在同一平面切断,因此,要求对此区域进行加强。
    结合移位加固对建筑物采用隔震、减震措施进行抗震加固可节省较多费用。因此建筑物移位且需抗震加固时应综合考虑进行设计与施工。

  • 上一节:8.1 一般规定
  • 下一节:8.3 施工
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