论文部分内容阅读
【摘要】在建筑物整体移位过程中，托换结构不仅是移位过程中上部结构的基础，而且是水平动力和竖向顶升力直接作用的结构，本文主要阐述了托换结构的设计原则、位置、形式。
【关键词】移位建筑物；托换结构；设计
1. 托換结构的设计原则
在建筑物整体移位过程中，托换结构不仅是移位过程中上部结构的基础，而且是水平动力和竖向顶升力直接作用的结构，因此托换结构应能有效可靠地传递上部结构荷载、水平动力和竖向顶升力，它应满足以下几点要求：
（1）与上部结构的原竖向受力构件（柱或墙）应有可靠的连接，保证上部结构荷载能有效地传递到托换结构上。
（2）在建筑物移位启动前和正常行走过程中，能有效地传递水平牵引力和顶推力，尽量减小对上部结构产生的影响，并且必须保证对上部结构的影响在可以接受的范围以内。
（3）具有足够的强度，在仅有上部结构荷载作用时和上部结构荷载与水平动力或竖向顶升力共同作用时两种情况下应保证托换结构自身不发生破坏。
（4）具有足够的刚度，不能因为托换结构发生过大变形而导致上部结构产生过大的附加应力，造成上部结构的破坏或增大了移动阻力。
（5）具有足够的稳定性。
2. 托换结构的位置
（1）在托换结构设计前，很重要的一步工作就是确定建筑物的切断位置。切断位置的确定原则上应保证建筑物移位就位后不对建筑物的使用功能及结构的安全性造成影响，应综合考虑建筑物的使用功能、原有基础形式、施工的难度、工程量和各类管线及电梯设施等因素。
（2）对于砌体结构，最好选择在地圈梁以下，这样对上部结构的影响较小。对于框架结构，最好选择在原基础顶面以上，这样可以充分利用原基础或基础梁作为移位用下轨道。具体工程也可根据工程实际情况确定。
3. 托换结构的形式
在建筑物整体移位工程中，结构托换是最为关键的技术之一，关系到工程的造价和安全。为保证托换结构（上轨道梁）具有足够的整体性和稳定性，既能有效地传递各种荷载又能适应托换结构各节点可能产生的不同步位移，通常将托换结构纵横向各构件彼此连接，形成一个沿水平方向刚度很大的类似桁架体系。
3.1墙下托换结构设计。
（1）承重墙下一般均需设托换结构，沿建筑物移位方向的托换结构可兼作上轨道梁，墙下托换结构有单梁式和双梁式两种。
（2）单梁式托换节省材料，传力途径明确有效，计算简单，但其施工难度大，需分段分批进行，不能一次性完成托换，即以梁逐步托换墙体，等上一段施工的钢筋混凝土梁达到一定龄期后，才可以施工下一步，施工周期较长。双梁式托换可以一次浇筑完成，相对于单梁式托换来说可以大大缩短施工工期，但其托换结构的受力较复杂。
（3）单梁式纵向托换结构（即行走方向，另一方向称为横向，下同）的计算，应该根据滚轴布置方案确定。当移位工程中滚轴采用满布布置方案时，托换结构仅受到上部墙体和下部滚轴的压力作用，理论上讲，托换结构只要满足滚轴部位的局部受压即可。但在实际工程中，由于轨道不可能绝对平整，各个滚轴所受到的压力也会不同，因此会在托换结构内引起拉弯等附加应力。考虑到施工的方便，当采用混凝土托换结构时，托换结构的截面宽度不宜小于墙宽+50mm，高度不宜小于300mm。当采用型钢托换结构时，应确保托换结构底面连接焊缝的平整性，因为焊缝的不平整可能对托换结构造成不利影响。当墙下滚轴采用局部布置方案时，，可按普通连续梁或连续墙梁（满足墙梁条件）计算。中间连系梁的截面高度宜比布置滚轴的托换梁减小至少50mm。在原结构墙体两侧设置的双梁式托换结构，应每隔一段距离，在两个托换结构之间设置连接键。托换结构的截面宽度不宜小于200mm，连接键的间距宜为1.2～2.0m。滚轴及顶升点一般布置在纵向托换结构连接键位置，所以纵向托换结构与横向托换结构的受力方式和力学模型是不一样的。
（4）双梁式纵向托换结构下部受到滚轴或顶升点的反力作用，可近似地看作是集中力，内侧受到墙体摩擦力作用，可近似地看作是均匀分布荷载，因此纵向托换结构可按在均布荷载和扭距共同作用下的连续梁进行计算。横向托换结构内侧受到墙
体摩擦力和连接键传来的集中力的作用，横向托换结构的计算可按在集中力、均布荷载和扭距共同作用下的墙梁进行计算。文献认为托换梁和连接键分别传递上部墙体荷载的比例为0.5：0.5。根据实际工程的具体情况，连接键可以近似按均布荷载作用下的简支深梁进行计算，深梁的跨度取墙体两侧托换梁中心的距离。
3.2柱下托换结构设计。
（1）柱下的托换方式有包裹式托换和单梁式两种，滚轴或顶升点的布置方式分托换梁柱下布置和柱下不布置两种。
（2）单梁式托换（即直接在柱下设置托换结构）荷载传递明确，但其施工难度和对上部结构破坏性较大，应用较少，只在特殊要求和上部荷载较小时采用。采用单梁式托换时，梁宽宜大于柱宽，梁内钢筋不宜截断。单梁式托换结构主要受到下部滚轴或顶升点的反力，以及建筑物移位过程中托换结构与滚轴之间的摩擦力。根据托换结构外伸长度与高度的比值，可按固定在柱上的倒置牛腿和倒悬臂梁进行内力和配筋计算。
（3）包裹式托换（在柱的四边均设置托换结构）将建筑物移位方向外包梁适当延长，通过托换结构与柱表面的摩擦将柱上荷载传递到托换梁结构上。该托换方式主要通过托换结构与柱侧面的摩擦来传递上部结构荷载，为了确保荷载能够有效传递并且不发生冲切破坏，柱与托换结构接触面应彻底凿毛，并用插筋连接框架柱与托换结构。托换结构外伸部分主要受到下部滚轴或千斤顶向上的支撑力和移位时与滚轴之间的摩擦力，根据托换结构外伸长度与高度的比值，托换结构外伸部分可按固定在柱上的倒置牛腿和倒悬臂梁进行内力和配筋计算：包柱部分主要受到接触面摩擦力的作用，根据具体工程受力状况和截面特征，可近似按均布荷载作用下的简支深梁计算，深梁的跨度取柱两侧托换结构中心的距离。
（4）考虑到移位过程中轨道的平整度，对托换结构进行设计时，柱下荷载应乘以1.5～2.0的放大系数。
（5）对于滚动式、滑动式移位和建筑物顶升，托换结构混凝土应满足局部抗压的要求。工程中通常在托换结构与滚轴或滑块问设置钢板或槽钢，来提高托换结构的局部抗压能力，并可防止建筑物移位过程中托换结构的碾压破坏。
（6）对于包裹式托换节点，目前还没有形成统一的设计方法，但已经有文献对此做了试验研究和理论分析，在此不再赘述。
参考文献
[1]张新中，武宗良，崔万杰.建筑物整体移位工程设计方法[M].北京：中国建材工业出版社，2006.
[2]王恒.托换梁剪跨比对柱托换节点受力性能影响的试验研究[D].济南：山东建筑大学，2010.
[3]李玉平.托换梁配筋率对柱托换节点受力性能影响的试验研究[D].济南：山东建筑大学，2010.
[4]司道林.托换梁纵筋配筋对柱托换节点受力性能影响的试验研究[D].济南：山东建筑大学，2010.
[5]谭天乐.移位建筑柱托换节点梁柱结合面受力性能试验研究[D].济南：山东建筑大学，2010.
[文章编号]1006-7619（2013）10-18-900
【关键词】移位建筑物；托换结构；设计
1. 托換结构的设计原则
在建筑物整体移位过程中，托换结构不仅是移位过程中上部结构的基础，而且是水平动力和竖向顶升力直接作用的结构，因此托换结构应能有效可靠地传递上部结构荷载、水平动力和竖向顶升力，它应满足以下几点要求：
（1）与上部结构的原竖向受力构件（柱或墙）应有可靠的连接，保证上部结构荷载能有效地传递到托换结构上。
（2）在建筑物移位启动前和正常行走过程中，能有效地传递水平牵引力和顶推力，尽量减小对上部结构产生的影响，并且必须保证对上部结构的影响在可以接受的范围以内。
（3）具有足够的强度，在仅有上部结构荷载作用时和上部结构荷载与水平动力或竖向顶升力共同作用时两种情况下应保证托换结构自身不发生破坏。
（4）具有足够的刚度，不能因为托换结构发生过大变形而导致上部结构产生过大的附加应力，造成上部结构的破坏或增大了移动阻力。
（5）具有足够的稳定性。
2. 托换结构的位置
（1）在托换结构设计前，很重要的一步工作就是确定建筑物的切断位置。切断位置的确定原则上应保证建筑物移位就位后不对建筑物的使用功能及结构的安全性造成影响，应综合考虑建筑物的使用功能、原有基础形式、施工的难度、工程量和各类管线及电梯设施等因素。
（2）对于砌体结构，最好选择在地圈梁以下，这样对上部结构的影响较小。对于框架结构，最好选择在原基础顶面以上，这样可以充分利用原基础或基础梁作为移位用下轨道。具体工程也可根据工程实际情况确定。
3. 托换结构的形式
在建筑物整体移位工程中，结构托换是最为关键的技术之一，关系到工程的造价和安全。为保证托换结构（上轨道梁）具有足够的整体性和稳定性，既能有效地传递各种荷载又能适应托换结构各节点可能产生的不同步位移，通常将托换结构纵横向各构件彼此连接，形成一个沿水平方向刚度很大的类似桁架体系。
3.1墙下托换结构设计。
（1）承重墙下一般均需设托换结构，沿建筑物移位方向的托换结构可兼作上轨道梁，墙下托换结构有单梁式和双梁式两种。
（2）单梁式托换节省材料，传力途径明确有效，计算简单，但其施工难度大，需分段分批进行，不能一次性完成托换，即以梁逐步托换墙体，等上一段施工的钢筋混凝土梁达到一定龄期后，才可以施工下一步，施工周期较长。双梁式托换可以一次浇筑完成，相对于单梁式托换来说可以大大缩短施工工期，但其托换结构的受力较复杂。
（3）单梁式纵向托换结构（即行走方向，另一方向称为横向，下同）的计算，应该根据滚轴布置方案确定。当移位工程中滚轴采用满布布置方案时，托换结构仅受到上部墙体和下部滚轴的压力作用，理论上讲，托换结构只要满足滚轴部位的局部受压即可。但在实际工程中，由于轨道不可能绝对平整，各个滚轴所受到的压力也会不同，因此会在托换结构内引起拉弯等附加应力。考虑到施工的方便，当采用混凝土托换结构时，托换结构的截面宽度不宜小于墙宽+50mm，高度不宜小于300mm。当采用型钢托换结构时，应确保托换结构底面连接焊缝的平整性，因为焊缝的不平整可能对托换结构造成不利影响。当墙下滚轴采用局部布置方案时，，可按普通连续梁或连续墙梁（满足墙梁条件）计算。中间连系梁的截面高度宜比布置滚轴的托换梁减小至少50mm。在原结构墙体两侧设置的双梁式托换结构，应每隔一段距离，在两个托换结构之间设置连接键。托换结构的截面宽度不宜小于200mm，连接键的间距宜为1.2～2.0m。滚轴及顶升点一般布置在纵向托换结构连接键位置，所以纵向托换结构与横向托换结构的受力方式和力学模型是不一样的。
（4）双梁式纵向托换结构下部受到滚轴或顶升点的反力作用，可近似地看作是集中力，内侧受到墙体摩擦力作用，可近似地看作是均匀分布荷载，因此纵向托换结构可按在均布荷载和扭距共同作用下的连续梁进行计算。横向托换结构内侧受到墙
体摩擦力和连接键传来的集中力的作用，横向托换结构的计算可按在集中力、均布荷载和扭距共同作用下的墙梁进行计算。文献认为托换梁和连接键分别传递上部墙体荷载的比例为0.5：0.5。根据实际工程的具体情况，连接键可以近似按均布荷载作用下的简支深梁进行计算，深梁的跨度取墙体两侧托换梁中心的距离。
3.2柱下托换结构设计。
（1）柱下的托换方式有包裹式托换和单梁式两种，滚轴或顶升点的布置方式分托换梁柱下布置和柱下不布置两种。
（2）单梁式托换（即直接在柱下设置托换结构）荷载传递明确，但其施工难度和对上部结构破坏性较大，应用较少，只在特殊要求和上部荷载较小时采用。采用单梁式托换时，梁宽宜大于柱宽，梁内钢筋不宜截断。单梁式托换结构主要受到下部滚轴或顶升点的反力，以及建筑物移位过程中托换结构与滚轴之间的摩擦力。根据托换结构外伸长度与高度的比值，可按固定在柱上的倒置牛腿和倒悬臂梁进行内力和配筋计算。
（3）包裹式托换（在柱的四边均设置托换结构）将建筑物移位方向外包梁适当延长，通过托换结构与柱表面的摩擦将柱上荷载传递到托换梁结构上。该托换方式主要通过托换结构与柱侧面的摩擦来传递上部结构荷载，为了确保荷载能够有效传递并且不发生冲切破坏，柱与托换结构接触面应彻底凿毛，并用插筋连接框架柱与托换结构。托换结构外伸部分主要受到下部滚轴或千斤顶向上的支撑力和移位时与滚轴之间的摩擦力，根据托换结构外伸长度与高度的比值，托换结构外伸部分可按固定在柱上的倒置牛腿和倒悬臂梁进行内力和配筋计算：包柱部分主要受到接触面摩擦力的作用，根据具体工程受力状况和截面特征，可近似按均布荷载作用下的简支深梁计算，深梁的跨度取柱两侧托换结构中心的距离。
（4）考虑到移位过程中轨道的平整度，对托换结构进行设计时，柱下荷载应乘以1.5～2.0的放大系数。
（5）对于滚动式、滑动式移位和建筑物顶升，托换结构混凝土应满足局部抗压的要求。工程中通常在托换结构与滚轴或滑块问设置钢板或槽钢，来提高托换结构的局部抗压能力，并可防止建筑物移位过程中托换结构的碾压破坏。
（6）对于包裹式托换节点，目前还没有形成统一的设计方法，但已经有文献对此做了试验研究和理论分析，在此不再赘述。
参考文献
[1]张新中，武宗良，崔万杰.建筑物整体移位工程设计方法[M].北京：中国建材工业出版社，2006.
[2]王恒.托换梁剪跨比对柱托换节点受力性能影响的试验研究[D].济南：山东建筑大学，2010.
[3]李玉平.托换梁配筋率对柱托换节点受力性能影响的试验研究[D].济南：山东建筑大学，2010.
[4]司道林.托换梁纵筋配筋对柱托换节点受力性能影响的试验研究[D].济南：山东建筑大学，2010.
[5]谭天乐.移位建筑柱托换节点梁柱结合面受力性能试验研究[D].济南：山东建筑大学，2010.
[文章编号]1006-7619（2013）10-18-900