古建筑群整体移位的关键技术和理论分析
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摘要
随着我国城镇化进程的不断加快，城镇建设与文物古建筑保护的矛盾开始显现。如何在城市发展加快的同时，更好地保护古建筑，已成为一个需要认真思考和亟待解决的重要课题。经过工程实践，建筑物整体移位技术是解决上述问题的一个有效方法。通过将古建筑整体移位到规划允许位置，既可以保留古建筑原貌，对文物古建筑实施完整的保护，还可以满足城市总体发展规则要求。由于古物建筑建造年代久远，无原来的设计和施工资料，同时古建筑结构整体性较差，古建筑整体移位设计与施工需要考虑更多的因素，目前，国内文物古建筑移位的工程实例较少，还没有形成完整的设计理论，对古建筑群的整体移位的理论分与研究更少。
本文结合典型特征的某古建筑群整体平移工程，应用SAP2000有限元结构分析软件建立实体模型，对其进行了整体平移分析和动力响应分析，对托换结构的内力和变形以及基础的沉降进行分析，对上部结构的自振周期以及启动阶段的加速度响应进行了时程分析。时程分析的结果表明：整体托换结构的各个梁内力均小于承载力限值，挠度值均在安全范围内；上部结构中的榫卯节点能提高结构的耗能能力，延长结构自振周期，减小结构的动力响应；在动力作用下，节点加速度变化趋势基本一致，节点位移在允许范围内，该结构在平移中有足够的安全储备。
结合工程实践，还重点进行了古建筑基础整体托换施工技术、建筑物群共用轨道移位技术、转向平移技术、弯曲轨道行走技术、超长距离高效移动技术、原地90度转向技术的研究，最后，系统地阐述了古建筑群整体平移的设计和施工要点，并对城市建设改造过程中古建筑的整体移位方案的确定及实施措施进行了研究。
The problems of urban construction and protection of cultural relics buildingshas become increasingly serious in the urbanized advancement. It has becomevery important and pending problems to protect the ancient buildings asimproving the development of cities. The monolithic movement technique is aneffective way to solve the contradictions. If the ancient buildings can be integrallymoved to the plan position, it not only can retain the original appearance of ancientarchitecture and protect the ancient buildings completely, but also it can meet therequirements of urban planning. Owing to their long history, the original data ofdesign and construction for ancient buildings were lost. At the same time, the integrityof the structure is always very weak. So more factors should be considered in ancientbuilding monolithic movement. At present, there are few examples of ancient buildingmonolithic movement. The complete design theory has not been formed, and thetheoretical analysis and research on ancient building monolithic movement is less.
The monolithic movement project of ancient building complex is taken as anexample，the entity model is established by SAP2000finite element structural analysissoftware to analyze dynamic response of the structure and calculate the internal forceand deformation of underpinning structure. It can also analyze the superstructurevibration period and acceleration response at the start-up phase. It is shown that theinternal force of underpinning structure is less than the bearing capacity, theSettlement values are within the safe range in SAP2000analysis results. It can beconcluded that the mortise-tendon joints (in the wooden structure) has a significantinfluence in improving the energy dissipation capacity, prolonging the structural freevibration period; minimizing the dynamic response of structure. The acceleration ofall the joints tends to be in consistent under the dynamic force effect. The buildingstructure has enough safety capacity within the right displacement margin for thejoints.
Many key techniques has been researched with the engineering practice, such asancient building foundation integral underpinning technique, track sharing movementtechnique, monolithic movement steering technique, on curved track movingtechnique, efficient long distance movement technique, and the technique of90degrees rotation at original place. Finally, the key points of designing and construction for ancient building monolithic movement is systematically elaborated. The schemeand implementation measure for ancient building monolithic movement are studied.
本文结合典型特征的某古建筑群整体平移工程，应用SAP2000有限元结构分析软件建立实体模型，对其进行了整体平移分析和动力响应分析，对托换结构的内力和变形以及基础的沉降进行分析，对上部结构的自振周期以及启动阶段的加速度响应进行了时程分析。时程分析的结果表明：整体托换结构的各个梁内力均小于承载力限值，挠度值均在安全范围内；上部结构中的榫卯节点能提高结构的耗能能力，延长结构自振周期，减小结构的动力响应；在动力作用下，节点加速度变化趋势基本一致，节点位移在允许范围内，该结构在平移中有足够的安全储备。
结合工程实践，还重点进行了古建筑基础整体托换施工技术、建筑物群共用轨道移位技术、转向平移技术、弯曲轨道行走技术、超长距离高效移动技术、原地90度转向技术的研究，最后，系统地阐述了古建筑群整体平移的设计和施工要点，并对城市建设改造过程中古建筑的整体移位方案的确定及实施措施进行了研究。
The problems of urban construction and protection of cultural relics buildingshas become increasingly serious in the urbanized advancement. It has becomevery important and pending problems to protect the ancient buildings asimproving the development of cities. The monolithic movement technique is aneffective way to solve the contradictions. If the ancient buildings can be integrallymoved to the plan position, it not only can retain the original appearance of ancientarchitecture and protect the ancient buildings completely, but also it can meet therequirements of urban planning. Owing to their long history, the original data ofdesign and construction for ancient buildings were lost. At the same time, the integrityof the structure is always very weak. So more factors should be considered in ancientbuilding monolithic movement. At present, there are few examples of ancient buildingmonolithic movement. The complete design theory has not been formed, and thetheoretical analysis and research on ancient building monolithic movement is less.
The monolithic movement project of ancient building complex is taken as anexample，the entity model is established by SAP2000finite element structural analysissoftware to analyze dynamic response of the structure and calculate the internal forceand deformation of underpinning structure. It can also analyze the superstructurevibration period and acceleration response at the start-up phase. It is shown that theinternal force of underpinning structure is less than the bearing capacity, theSettlement values are within the safe range in SAP2000analysis results. It can beconcluded that the mortise-tendon joints (in the wooden structure) has a significantinfluence in improving the energy dissipation capacity, prolonging the structural freevibration period; minimizing the dynamic response of structure. The acceleration ofall the joints tends to be in consistent under the dynamic force effect. The buildingstructure has enough safety capacity within the right displacement margin for thejoints.
Many key techniques has been researched with the engineering practice, such asancient building foundation integral underpinning technique, track sharing movementtechnique, monolithic movement steering technique, on curved track movingtechnique, efficient long distance movement technique, and the technique of90degrees rotation at original place. Finally, the key points of designing and construction for ancient building monolithic movement is systematically elaborated. The schemeand implementation measure for ancient building monolithic movement are studied.
引文
[1]张鑫，蓝戊己，建筑物移位工程设计与施工，北京：中国建筑工业出版社，2012.01，1~12
[2]强万明，赵士永，张振拴等，建筑物整体移位技术研究与工程实践，石家庄：河北科学技术出版社，2009.04，1~14，56~67，101~132
[3]张鑫，建筑物整体平移技术的发展综述，山东建筑工程学院学报，2005，20（5）：75~81
[4] Lamar Kay，Pan Deitz，Stan Barber，Photo from Southcombe’S Collection， TheStructural Mover，1999，17（1）：40~43
[5] Lamar Kay，Pan Deitz，Stan Barber，University of IOWA Work，The StructuralMover，1999，17（1）：12~14
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[9] Jim Anders，The Hatteras lighthouse.，The Structural Mover，2000，18（1）：23~27
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