建筑物二次旋轉(zhuǎn)平移關(guān)鍵技術(shù)匯報(bào)

項(xiàng)目編號既有建筑物二次旋轉(zhuǎn)平移關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用研究報(bào)告2013年3月編號2012-8既有建筑物二次旋轉(zhuǎn)平移關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用研究報(bào)告譯項(xiàng)好目譽(yù)負(fù)爛責(zé)財(cái)人妻:世隔項(xiàng)政目液完怒成農(nóng)人塑：潔摘隙要薄牧闊孤怎銅隨誘著偵我稅國拖進(jìn)紡入畝城熊市技規(guī)敘劃僅調(diào)飲整氏的惠第擦二破個(gè)亮高玉峰枝期博，鐘建咐筑陷物棒整馳體斯移艘位攪工蓮程常逐牽漸而向萬大鍛體查型屯、軍大勻荷倚載割、興復(fù)龍雜練移彈位鐘路捎線景、流高續(xù)難躺度娘發(fā)濕展僵，組提定出傘了恭許泰多槐新漫的肉技?xì)埿g(shù)女挑競戰(zhàn)位。漫棟尺須欄未本泛項(xiàng)提目兼結(jié)舍合賊國般內(nèi)逢外圣最據(jù)大謙、脊難庫度齒最濃高窯的奧二騙次換旋勿轉(zhuǎn)狐和繁一墓次魔縱東向辱組屈合踏路譯線薪移栽位手工選程滲—品—油福族建梳大透廈片整信體斯移床位塔工銹程藍(lán)，暢分畢析隸了槍該墻工五程印的嚼技形術(shù)扁特梅點(diǎn)劍和碼難壤點(diǎn)益，共進(jìn)油行變了故系涉統(tǒng)段的席大牲體靠型儀整豬體跨旋展轉(zhuǎn)兇移曬位洗技姨術(shù)很的話研樣究可，史主懸要購成無果萌如螺下貪：恭旺怠煌而總偵結(jié)號了換建概筑濤物臂整旗體房移棍位插技筍術(shù)此及各工串程猴應(yīng)辜用貝的鼓最貿(mào)新漿進(jìn)丙展梨，錯(cuò)結(jié)飽合跡目客前裹城蜘市捏建克設(shè)姓的遠(yuǎn)新焦的蘋目扇標(biāo)搞和錫需設(shè)求擺討點(diǎn)論權(quán)了輸建戴筑跪物替整耐體草移乳位憂技嫌術(shù)智的森發(fā)塔展笛方耍向長。戒進(jìn)鄰行戶了捎大刮廈嘗整續(xù)體服移向位邪工吸程泳成外套攜的趨技田術(shù)側(cè)方岔案嫩設(shè)效計(jì)蜓。涼從的綜炮合全技耳術(shù)芳可北行巨性汗角甘度替和本經(jīng)粘濟(jì)銳性得角華度粉出雖發(fā)再提桶出音了駝較撐優(yōu)腰的皆二擠次代旋聯(lián)轉(zhuǎn)旱、凈縱碰向些平晚移醋的也三鞭段孝軌抓跡緩組蚊合柏移璃位曬路叨線氣；蛾針語對撕組客合拘移裁動(dòng)達(dá)路證線壟下窯大悄荷乖載情柱念托贈(zèng)換尊的派技寨術(shù)棉難竹題賠，增提灶出窯了返多貼支視撐債分弦荷斤托迎換他構(gòu)現(xiàn)造疲，摸并錄采弊用縱S妄A羊P天2遷0潤0辰0插軟兵件眼進(jìn)準(zhǔn)行殘不廳同鬼支米座菌約單束繡條餡件顏下礙節(jié)擺點(diǎn)須的影受優(yōu)力甚的士對翼比駕分途析榮，井和政整蒜體見托揚(yáng)換趴結(jié)怠構(gòu)咱在理幾吼種倡不吉同翼工憑況欺下暖的從結(jié)返構(gòu)音受嫩力斥情暖況榆，董分頃析勁了害桿莫件脊截杯面缸尺兔寸征、梳摩及擦呈系濫數(shù)誘、草不找同奇水揪平峰動(dòng)糞力閱加羽載筐方筆案著和嘆不松同品路懲段與時(shí)歲托互換推結(jié)隨構(gòu)株桿挽件著內(nèi)濱力帳變燦化電情佛況擁，賠提燥出彎了稻設(shè)爸計(jì)淡建棗議撞；助完辟成誤原洋基裹礎(chǔ)矮、輪過咱渡腰段候和鹽新流基輛礎(chǔ)俘的士軌隨道蒙構(gòu)鮮造收設(shè)姻計(jì)究，義對獄樁質(zhì)基產(chǎn)上百弧梳形德軌坑道籃的踩受鳳力星分啦析遞方日法撓進(jìn)倒行蝕了握探里討那；余針喇對柿大指廈柄平俗移暴工竟程漆中或就踐位堡連涂接醬存賽在繁的舌技墊術(shù)悟難逐點(diǎn)預(yù)，乒提宜出巨了饑合休理三的踏新科型跌就肝位壤連供接趟構(gòu)嫌造荒方圖法杯。殊進(jìn)穿行勝了至移孟動(dòng)啄裝初置姑的提系字統(tǒng)誕改帶進(jìn)煙研染發(fā)廣，寫包濫括炎懸址浮愈移推動(dòng)陳支劈座哨的肢構(gòu)太造衛(wèi)設(shè)莊計(jì)賞和倆調(diào)初控監(jiān)系啞統(tǒng)乘改嘴進(jìn)烘，鳴分善別費(fèi)設(shè)樓計(jì)鎮(zhèn)了舅頂形推永加著載港系火統(tǒng)在和咐牽研引鼠加眼載統(tǒng)系頭統(tǒng)念，撈并許根零據(jù)額工鏡程鹽實(shí)亂際環(huán)情贊況層，優(yōu)發(fā)間明晨了課新使型捕嵌廈套記組葛裝警式扔反睡力份支削座昆和寸傾哥斜終反訓(xùn)力哄頂頓推屠支彈座青；剖設(shè)王計(jì)膊了債成寬套站水震平題動(dòng)目力免施扶加興控尺制售系輝統(tǒng)載；鳴設(shè)遲計(jì)拐了蒸新聾型扶固擾定踐旋樣轉(zhuǎn)席軸拒。此針槐對訂各意個(gè)飛關(guān)杰鍵習(xí)施鋪工箏環(huán)話節(jié)網(wǎng)，閘提稍出窮了訪科圈學(xué)幣合好理承的銷施尿工陸技窄術(shù)阿措逼施鉗。稀進(jìn)竹行嫌了告包壞括床沉引降報(bào)、聲房賴屋風(fēng)移閑動(dòng)丈姿躬態(tài)詢、糞結(jié)型構(gòu)勉內(nèi)蹲力串和但外墻部患裂妹縫叢等圍關(guān)蚊鍵綱內(nèi)錘容購的象全它過亦程無實(shí)稼時(shí)封監(jiān)高測針。膜監(jiān)同測燭結(jié)節(jié)果買整慎個(gè)劃移達(dá)動(dòng)掙過廳程圣中閉房冤屋兔安瀉全膝可胳靠擱。顛倉擋趕玉上般述視成衫果鬧不旱僅陽推轎動(dòng)呈了運(yùn)建論筑敏物流整扯體劃移沫位迎技域術(shù)捏的歪發(fā)漫展伏，尋而疾且論已歡在舟大市廈娃整旅體份移跑位困工騰程栗得顯到灰成立功封應(yīng)輝用耳，燙為怪今裹后展的杰城步市黑改陰造秩提剃供頁了隙更萌為歪科酒學(xué)冬高姻效疤的割技少術(shù)抵手別段浸。傾關(guān)挽鍵幣詞奇：肥平略移閣工習(xí)程牧；甩旋撈轉(zhuǎn)投；摟托喉換舞；塞結(jié)墨構(gòu)券分飄析鉗；潔構(gòu)兩造憑設(shè)莖計(jì)餡；蠻旋隨轉(zhuǎn)墳軸諸；償反禿力族支切座團(tuán)；午監(jiān)脊測冊；以施毀工優(yōu)目鹽錄HYPERLINKdb-id="v9x9ssfz6xtx0xe25wfv9r21tapswzwtrer9">1</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">彭振武</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">托換工程設(shè)計(jì)計(jì)算與施工</style><styleface="normal"font="default"size="100%">[M]</style></title></titles><dates><year>1997.7</year></dates><pub-location><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">中國地質(zhì)大學(xué)出版社</style></pub-location><urls></urls></record></Cite></EndNote>[HYPERLINKdb-id="v9x9ssfz6xtx0xe25wfv9r21tapswzwtrer9">1</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">彭振武</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">托換工程設(shè)計(jì)計(jì)算與施工</style><styleface="normal"font="default"size="100%">[M]</style></title></titles><dates><year>1997.7</year></dates><pub-location><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">中國地質(zhì)大學(xué)出版社</style></pub-location><urls></urls></record></Cite></EndNote>[HYPERLINKdb-id="v9x9ssfz6xtx0xe25wfv9r21tapswzwtrer9">1</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">彭振武</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">托換工程設(shè)計(jì)計(jì)算與施工</style><styleface="normal"font="default"size="100%">[M]</style></title></titles><dates><year>1997.7</year></dates><pub-location><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">中國地質(zhì)大學(xué)出版社</style></pub-location><urls></urls></record></Cite></EndNote>[HYPERLINK\l"_ENREF_1"8-9]。該工程的軸力較大，受力復(fù)雜，滑動(dòng)支座采用懸浮式滑動(dòng)支座，該支座與下軌道表面鋪設(shè)板間的摩擦系數(shù)約0.12~0.15，如之間增設(shè)不銹鋼板，鋼板表面涂油，摩擦系數(shù)可降低到5%左右。故本文分別選取工況3、7、8，摩擦系數(shù)為5%、10%、15%時(shí)分析水平動(dòng)力、旋轉(zhuǎn)中心受力以及圖3-21所示的桿件內(nèi)力變化情況。圖3-21摩擦系數(shù)不同時(shí)千斤頂頂推力由計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)摩擦系數(shù)分別為5%、10%、15%，千斤頂?shù)捻斖屏Υ笮∪鐖D7所示：隨著摩擦系數(shù)的增加，千斤頂?shù)捻斖屏€性增加。另外，隨著摩擦系數(shù)的增加，旋轉(zhuǎn)中心的受力增大。桿件內(nèi)力隨移動(dòng)支座摩擦系數(shù)的變化規(guī)律如圖3-22所示。分析結(jié)果表明：桿件內(nèi)力各點(diǎn)千斤頂頂推力與摩擦系數(shù)基本成線性關(guān)系。大部分桿件內(nèi)力隨摩擦系數(shù)增大而增大，但部分桿件可能隨摩擦系數(shù)減小而增大，這是由于本工程采用了斜向分荷裝置，這些桿件中分荷斜支撐下傳水平力和摩擦力可互相抵消一部分。（a）桿件軸力（b）桿件彎矩（c）桿件剪力圖3-22桿件內(nèi)力建議在實(shí)際工程中，考慮工程成本的前提下，盡量采取措施減小移動(dòng)支座摩擦系數(shù)，但如現(xiàn)場臨時(shí)采取措施，應(yīng)進(jìn)行托換結(jié)構(gòu)桿件驗(yàn)算。（6）不同路段工況托換結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析取桿件截面尺寸為400mmx450mm，摩擦系數(shù)為12%，分別分析房屋在A、B、C三個(gè)路段平移過程中托換結(jié)構(gòu)受力情況。三個(gè)路段加載方式分別為（圖3-19）：A路段—加載方式四；B路段—在D軸與1-8軸相交處、B軸與7-8軸相交處以及B軸與9-14軸相交處施加頂推力；C路段—在1、3、5、7、9、10、12軸與B、C、相交D處施加水平施加頂推力。（a）桿件軸力（b）桿件彎矩（c）桿件剪力圖3-233種路段下桿件內(nèi)力由圖3-23結(jié)果顯示可看出，多路段組合移位工程中，托換結(jié)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)工況下的內(nèi)力遠(yuǎn)大于直線平移工況，所以桿件設(shè)計(jì)以旋轉(zhuǎn)工況為設(shè)計(jì)依據(jù)。3.3托換結(jié)構(gòu)的方案優(yōu)化設(shè)計(jì)建議3.3.1柱托換節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能分析結(jié)論與設(shè)計(jì)建議（1）在sap2000模型中可以用彈簧單元來代替支座，通過改變彈簧單元的剛度來調(diào)節(jié)托架內(nèi)力的分配，模擬豎向千斤頂?shù)牧?。?）托換分荷系數(shù)λ受斜支撐與柱子夾角的影響較明顯，夾角越大斜支撐分擔(dān)的荷載越小，建議夾角范圍37.5°~49°。（3）λ不受斜支撐截面高寬比的影響，λ與柱子與斜支撐的截面面積比成線性關(guān)系，建議合理的截面截面面積比為3.5~5。（4）λ不受下托架截面面積的影響，λ隨下托架梁高寬比的增大而增大但變化不明顯，建議高寬比范圍1~2。（5）在水平荷載作用下，下托架受力與僅受豎直荷載作用變化較明顯，因此下托架配筋需在水平荷載共同作用下設(shè)計(jì)配筋。（6）分荷支撐可按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。此托換結(jié)構(gòu)受力形式復(fù)雜，各構(gòu)件聯(lián)系緊密，通過合理的設(shè)計(jì)各個(gè)構(gòu)件的截面和相對關(guān)系，來使得各支撐下支座反力受力均勻，各構(gòu)件內(nèi)力較小，不至于局部壓力較大而不利于移位過程的控制，或?qū)⒕植繅簤亩绊懻麄€(gè)結(jié)構(gòu)，因此托換結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)具有重大的意義，我們希望通過此工程的托換結(jié)構(gòu)基本形式，用sap2000建模，對它的受力進(jìn)行分析，研究柱軸力與支撐之間的分配關(guān)系，對于大軸力柱的托換具有一定的借鑒意義。3.3.2水平托架的分析與設(shè)計(jì)建議（1）水平動(dòng)力作用位置顯著影響水平托換結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，大廈整體旋轉(zhuǎn)移位工程A路段加載方式四為較優(yōu)方案，桿件內(nèi)力和旋轉(zhuǎn)中心受力均較小。加載方式三動(dòng)力作用點(diǎn)較少，動(dòng)力控制相對簡單，但可能造成旋轉(zhuǎn)中心受力過大，設(shè)計(jì)和施工困難。（2）旋轉(zhuǎn)移位工程中的托換結(jié)構(gòu)桿件軸力較大，彎矩和剪力較小，桿件可近似按軸心受力構(gòu)件設(shè)計(jì)。（3）旋轉(zhuǎn)移位工程中，托換結(jié)構(gòu)桿件高寬比近似取1.0受力較為適當(dāng)。（4）托換結(jié)構(gòu)大部分桿件和水平動(dòng)力隨移動(dòng)支座與軌道的摩擦系數(shù)減小近似線性減小，但由于分荷裝置的存在，部分桿件內(nèi)力可能隨摩擦系數(shù)減小而增大，故建議實(shí)際工程中，考慮成本前提下，盡量采取措施減小摩擦系數(shù)，減小后也應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。第四章旋轉(zhuǎn)軌道的設(shè)計(jì)與施工4.1軌道設(shè)計(jì)方案軌道基礎(chǔ)平面參見圖2-4。受施工場地條件和現(xiàn)有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的限制，軌道的截面形式和處理方法在原基礎(chǔ)范圍內(nèi)和原基礎(chǔ)范圍外有所不同，下面分別進(jìn)行討論。4.1.1新舊基礎(chǔ)間過渡段的軌道方案常用的下軌道梁的形式有：單肋梁條基式、雙肋梁條基式、雙跨越梁式、和原基礎(chǔ)組合式[1]。對單柱來說，一般在柱兩側(cè)各設(shè)一條肋梁，形成雙肋梁條基，大廈工程中為了有較好的經(jīng)濟(jì)性，選擇旋轉(zhuǎn)中心時(shí)，盡量使多個(gè)柱共用軌道肋梁，故相鄰下軌道梁組合后形成了多肋梁條形基礎(chǔ)形式。由于柱托換荷載較大，采用樁基軌道。樁參數(shù)取與原基礎(chǔ)相同。由于軌道承載上部結(jié)構(gòu)臨時(shí)荷載，設(shè)計(jì)承載力取3000kN，壓樁力不小于4000kN。過渡段軌道梁截面形式及樁基礎(chǔ)上軌道模型參見圖4.6。（a）GD12斷面（b）樁基上軌道模型圖4-1過渡段軌道梁形式及樁基礎(chǔ)示意圖新、老基礎(chǔ)位置軌道方案在原基礎(chǔ)位置，大型打樁機(jī)械無法進(jìn)入，采用常規(guī)的錨桿靜壓樁則樁數(shù)量過多，工期、經(jīng)濟(jì)性都較差。為減少工期，控制成本，本工程采用直接在原樁基承臺間澆筑大截面鋼筋混凝土梁的下軌道梁形式的方案。新增梁高度按受彎承載力控制取2m，由于原基礎(chǔ)承臺高僅為1.2m，新舊混凝土界面抗剪強(qiáng)度不足，如采用植筋，則植筋數(shù)量過多。因此，經(jīng)分析比較，采用增設(shè)抗剪鋼棒，同時(shí)利用坡面連接界面的方案。參見圖4-2。圖4-2原基礎(chǔ)位置處下軌道梁與基礎(chǔ)承臺連接原橫向基礎(chǔ)梁和第一次旋轉(zhuǎn)軌道走向相近，但又不完全重合，考慮到應(yīng)用原基礎(chǔ)梁的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)了如圖4所示組合基礎(chǔ)梁形式。由于弧形軌道的走向是不斷變化的，圖中尺寸b的大小和新舊梁的水平相對位置也是不斷變化的。圖4-3組合基礎(chǔ)梁新基礎(chǔ)位置采用與原基礎(chǔ)相同的基礎(chǔ)形式。由于此位置軌道需同時(shí)滿足兩次旋轉(zhuǎn)平移和縱向平移要求，軌道梁寬度根據(jù)三種平移工況下移動(dòng)支座經(jīng)過的軌跡的交集確定。4.2旋轉(zhuǎn)軌道梁有限元分析4.2.1建模方法（1）模型與假定采用SAP2000有限元軟件建立軌道梁受力模型。當(dāng)旋轉(zhuǎn)平移時(shí)，軌道梁基礎(chǔ)可按連續(xù)曲梁簡圖進(jìn)行內(nèi)力分析。當(dāng)梁下存在支撐支點(diǎn)時(shí)，按正向連續(xù)曲梁計(jì)算[1]。本工程中，軌道梁簡化為以樁為支點(diǎn)的正向連續(xù)曲梁。軌道梁采用梁單元模擬，其中軌道梁長度應(yīng)符合無限長梁假設(shè)；建筑物移動(dòng)至過渡段時(shí)，平移軌道梁可以采用文克爾地基梁無限長梁計(jì)算簡圖進(jìn)行受力分析。上部結(jié)構(gòu)的作用通過上托架分荷裝置傳遞到軌道梁上，可簡化為作用于軌道梁上的豎向荷載。軌道梁受力簡圖與協(xié)同分析模型如圖4-4所示，圖中力的作用位置、間距以及樁間距均根據(jù)本工程實(shí)際數(shù)值選取。由于多肋梁條形基礎(chǔ)是由每根柱子下的雙肋梁條基礎(chǔ)經(jīng)過合理合并形成一個(gè)共同受力的整體，此種情況比單獨(dú)的雙肋梁條形基礎(chǔ)形式受力有利，本文按最不利的雙肋梁條基形式的軌道梁進(jìn)行內(nèi)力分析。軌道梁采用梁單元模擬，為方便建模，根據(jù)高度相等、慣性矩相等的簡化原則，將雙肋梁截面簡化為500mm×1200mm矩形截面。軌道梁下部管樁相對下沉變形很小，剛度趨于無窮大，故簡化為鉸支座。軌道梁下部地基采用彈簧單元，彈簧單元的彈性系數(shù)ks=kbl1[7]，式中：k為地基基床系數(shù)，b為軌道梁基礎(chǔ)底板寬度，s實(shí)際情況取1900mm；l1為彈簧單元間距。單柱豎向荷載均取中柱設(shè)計(jì)軸力8000kN，P1=2P2=4000kN。（a）計(jì)算簡圖（b）SAP2000模型圖4-4軌道梁受力簡圖與有限元模型（2）影響因素的工況選取與參數(shù)取值影響軌道梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力的因素有地基基床系數(shù)、地基彈簧間距、樁數(shù)、軌道半徑、沿弧向計(jì)算長度、樁間距、軌道梁下部基礎(chǔ)形式等，本文主要選擇以下五種因素對軌道梁進(jìn)行內(nèi)力分析，詳細(xì)參數(shù)變化見表4-1。表4-SEQ表格\*ARABIC\s11影響因素及取值因素名稱參數(shù)取值地基基床系數(shù)k（kN/m3）0、20000、30000、40000地基彈簧間距l(xiāng)1(mm)300、500、750、1500軌道梁沿弧向樁數(shù)6、8、10、12、14、16、18軌道梁半徑(m)35（GD6）、59（GD9）、82（GD12）樁間距(m)2、3、44.2.2計(jì)算結(jié)果分析（1）地基基床系數(shù)與地基彈簧單元間距的影響以GD6為例建立軌道梁有限元分析模型，地基基床系數(shù)k與彈簧單元間距l(xiāng)變化情況下的計(jì)算結(jié)果列于表4-2。表4-2GD6計(jì)算結(jié)果地基基床系數(shù)k（kN/m3）彈簧單元間距l(xiāng)(mm)彈簧單元彈性系數(shù)ks（kN/m）Mmax（kN·m）-Mmax（kN·m）Tmax（kN·m）0--2519.26551.5848.0720000300114002485.51543.5347.37500190002484.64543.4947.37750285002482.89543.3947.3630000300171002469.08539.6047.03500285002467.78539.5347.02750427502465.18539.3847.0140000300228002452.92535.7146.93500380002451.20535.6246.68750570002447.62535.4446.67由表4-2可知：當(dāng)k=0即不考慮地基土的影響時(shí)，軌道梁內(nèi)力值均達(dá)到最大。地基土對樁基上軌道梁的內(nèi)力影響較小。當(dāng)?shù)鼗蚕禂?shù)k不變，彈簧單元間距l(xiāng)變化時(shí)，軌道梁最大正、負(fù)彎矩值和扭矩值變化幅度均很小，可以忽略不計(jì)。當(dāng)彈簧單元間距l(xiāng)不變，地基基床系數(shù)k增大時(shí)，軌道梁最大正彎矩值略有降低。設(shè)計(jì)時(shí)，不考慮地基土的作用偏于安全；如考慮地基土的有力作用時(shí)，可根據(jù)土的類別取較小的基床系數(shù)；適當(dāng)放大彈簧間距，可減少建模工作量。（2）軌道梁建模長度與軌道半徑的影響樁間距統(tǒng)一取3m時(shí)，軌道梁建模長度以沿弧向計(jì)算范圍內(nèi)樁數(shù)計(jì)量。通過分析模型中樁數(shù)對軌道內(nèi)力的影響，可確定較為合理的弧形軌道計(jì)算范圍。取彈簧單元間距取l＝500mm，地基基床系數(shù)k＝40000kN/m3，建立GD6、GD9和GD12在沿弧向樁數(shù)變化情況下的有限元模型。（a）最大正彎矩變化（b）最大負(fù)彎矩變化（c）最大扭矩變化圖4-5軌道梁沿弧向計(jì)算范圍內(nèi)樁數(shù)與軌道半徑對軌道梁內(nèi)力的影響由圖4-5（a）可知：軌道梁截面最大正彎矩值隨著弧軌道計(jì)算范圍內(nèi)樁數(shù)的增加而減小；隨著弧向樁數(shù)的增加，變化幅度逐漸減緩，并趨于穩(wěn)定。隨軌道半徑的增加，最大彎矩有下降趨勢，但變化幅度不明顯。由圖4-5（b）可知：軌道梁截面最大負(fù)彎矩絕對值隨著弧向計(jì)算范圍內(nèi)樁數(shù)的增加而增大；且隨著弧向樁數(shù)的增加，增大幅度有所減小，并逐漸趨于穩(wěn)定。在軌道半徑不同的情況下，軌道梁的內(nèi)力沒有顯著變化。由圖4-5（c）可知：軌道梁截面最大扭矩絕對值隨著弧向計(jì)算范圍內(nèi)樁數(shù)的增加而增大，而且隨著弧向樁數(shù)的增加，增大幅度有所減小，并逐漸趨于穩(wěn)定。隨著軌道半徑的增大，最大扭矩值逐漸減小。設(shè)計(jì)時(shí)，模型中軌道長度越長，越符合實(shí)際情況，內(nèi)力計(jì)算精確度較高，但建模工作量增大。上述分析表明，隨著軌道梁沿弧向計(jì)算范圍內(nèi)樁數(shù)的增加到一定數(shù)量時(shí)，軌道梁內(nèi)力變化幅度均減緩，因此建議取趨于穩(wěn)定的樁數(shù)作為建模參數(shù)，本工程可取12~16個(gè)樁數(shù)為宜，對應(yīng)軌道長度約36~48m。軌道半徑對軌道梁彎矩影響不大，但對扭矩影響顯著，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮扭矩的影響。（3）樁間距的影響選取14個(gè)樁數(shù)，建立了GD6、GD9、GD12在不同樁間距時(shí)的有限元模型進(jìn)行分析，結(jié)果如圖5所示。（a）最大正彎矩變化（b）最大負(fù)彎矩變化（c）最大扭矩變化圖4-6樁間距對軌道梁內(nèi)力的影響由圖4-6可以看出，隨著樁間距的增大，軌道梁的最大正負(fù)彎矩值近似呈線性增長。隨樁間距的增大，軌道梁的扭矩增大，而且增大的幅度也有增長趨勢，且隨軌道半徑的減小，增大幅度顯著增長。實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，樁間距越小，軌道梁內(nèi)力越小，但樁數(shù)增加；樁間距越大，軌道內(nèi)力增加，軌道截面尺寸和配筋增加。因此應(yīng)綜合考慮軌道和樁基成本，確定合理樁距。本工程綜合選取樁間距為3m。4.2.3弧形軌道梁簡化為直線分析連續(xù)梁時(shí)的誤差分析通常在估算弧形軌道內(nèi)力時(shí)，常采用直線性連續(xù)梁進(jìn)行估算。本文將對比弧形軌道梁和直線形連續(xù)梁簡圖的計(jì)算結(jié)果，分析其誤差（由于樁數(shù)對內(nèi)力影響比較顯著，所以選取與4.3中相同樁數(shù)14樁來進(jìn)行對比分析）。連續(xù)梁模型如圖4-7所示。計(jì)算結(jié)果比較見表3。圖4.7直線形簡化模型表4-3軌道梁簡化直線模型與弧形模型分析結(jié)果比較軌道梁半徑最大彎矩值直線形弧形相對誤差R=35mMmax(kN.m)1731.012107.3218%-Mmax(kN.m)1232.22893.2227%R=59mMmax(kN.m)1731.012093.9817%-Mmax(kN.m)1232.22941.4324%R=82mMmax(kN.m)1731.011941.7311%-Mmax(kN.m)1232.22879.5128%弧形軌道梁簡化成直線形以后，不同曲率半徑的軌道，內(nèi)力均有較大誤差，而且難以估計(jì)扭矩大小，故不建議采用直線形簡化方法。4.2.4軌道有限元分析結(jié)論通過對福建大廈復(fù)雜旋轉(zhuǎn)移位工程軌道及地基的建模分析,可以得出以下結(jié)論:1）彈簧單元間距對軌道梁的內(nèi)力影響不大，建議取值l＝500mm；增大地基基床系數(shù)可以適當(dāng)?shù)慕档蛙壍懒旱膬?nèi)力，可取較大值k=40000kN/m3。2）軌道半徑對軌道梁內(nèi)力影響不大。隨著軌道梁沿弧向計(jì)算范圍內(nèi)樁數(shù)的增加，軌道梁內(nèi)正彎矩值降低，而最大負(fù)彎矩值和最大扭矩值反而增大，為了使最大正彎矩可以有效降低，又不使最大負(fù)彎矩與最大扭矩值增加太多，綜合選取12樁為建議軌道梁沿弧向的計(jì)算范圍。3）在計(jì)算范圍內(nèi)弧向樁數(shù)較少時(shí)，扭矩存在的范圍也較小，而當(dāng)計(jì)算范圍內(nèi)弧向樁數(shù)增加后，各段之間扭矩相互累加，使得扭矩范恩圍擴(kuò)大，扭矩值也相應(yīng)增加，并且增大幅度有所減小。隨著軌道半徑的增大，軌道梁的圓弧曲率減小，則所受扭矩也減小。4）隨著樁間距的增大，軌道梁的內(nèi)力值基本呈線性增長。5）采用直線形簡化模型求得的彎矩與弧形求得的彎矩有較大的誤差，不建議采用簡化方法。4.3移位軌道的關(guān)鍵部位施工措施4.3.1定位放線大廈整體旋轉(zhuǎn)平移工程弧形軌道多而長，定位放線工作量較大。一種方法是在旋轉(zhuǎn)中心設(shè)立標(biāo)尺，然后用測距儀測出距旋轉(zhuǎn)形心的等距線，即可確定弧形軌道軸線，但由于旋轉(zhuǎn)形心在既有建筑物室內(nèi)，而大部分軌道在室外，測距受到墻柱的障礙。為了提高放線效率，采用了電子圖紙測試軌道控制點(diǎn)坐標(biāo)的方法。經(jīng)核對施工圖與電子施工圖版本相同后，嚴(yán)格檢查電子圖紙每條線是否按比例繪制，然后直接在電子圖上量測坐標(biāo)，然后定位。沿弧形軌道上每隔1m設(shè)一個(gè)定位點(diǎn)。放線完成后，任選幾條由旋轉(zhuǎn)形心發(fā)出的射線位置，比較各條軌道在不同射線上截取的間距，間距相等，表明軌道平行。4.3.2管樁偏位處理在管樁施工過程中，發(fā)現(xiàn)13號軸線軌道有5根已打入的管樁出現(xiàn)偏位，最大橫向（與軌道垂直）偏位距離達(dá)到300mm，這將使管樁處于偏心受力狀態(tài)下。研究表明，管樁的豎向承載力隨偏心距的增大而成非線性降低，且偏心距越大對承載力影響越明顯[2]。施工中根據(jù)管樁偏位尺寸采用了兩種處理方法：①偏心距在100mm～200mm時(shí)局部加寬軌道處理，軌道加寬后外邊緣蓋過樁徑的2/3，同時(shí)保證整個(gè)樁頂在軌道基礎(chǔ)底板以下。②偏心距在200mm以上時(shí)，沿軌道垂直方向設(shè)置暗梁，改變荷載的傳力方向，減小偏心受壓的影響。處理方法參見圖5。圖5樁基偏位處理示意圖4.3.3土方開挖大廈所處位置地下水位高，挖土和軌道施工均需要降水。施工中挖土、降水和軌道施工各工序采用分區(qū)流水施工方法。每1道或2道軸線的軌道為一個(gè)分區(qū)。槽坑施工順序?yàn)閺?3號軸開始，至1號軸結(jié)束。室內(nèi)采用機(jī)械開挖，人工配合清底，進(jìn)行間隔對稱開挖，挖開的墻洞及時(shí)封堵。四周設(shè)排水溝、集水坑排出地表及地下水。室外開挖采用放坡開挖，開挖過程中注意臨近管線的保護(hù)。4.3.4軌道梁與原基礎(chǔ)連接部位的處理軌道與原基礎(chǔ)承臺間的連接界面施工內(nèi)容包括鑿毛、植筋、鋼筋綁扎等技術(shù)內(nèi)容。施工過程為：先采用取芯機(jī)在承臺側(cè)面鉆孔，然后兩側(cè)面鑿毛成上大下小的斜面（圖3），承臺下部掏空，穿入軌道梁下部縱筋，然后采用水泥漿植入抗剪鋼棒，綁扎鋼筋、支模、澆筑混凝土。承臺面鑿出深度不低于200mm、寬不小于軌道梁寬的弧形槽，使得軌道梁的上部縱向受力鋼筋穿過承臺頂面。為防止交界面處縱筋受負(fù)彎矩翹起，在離交界面向承臺里200mm處，在軌道梁范圍內(nèi)植入深度為500mm的門式鋼筋，有效固定軌道上部縱筋。由于軌道梁需要的截面高度大于原基礎(chǔ)承臺厚度，因此，承臺下部軌道梁應(yīng)貫穿。房屋平移過程中，軌道梁受豎向荷載后，與承臺連接的兩端上部受拉，下部受壓，為避免下部受壓時(shí)變形擠壓原管樁，澆筑混凝土前應(yīng)采用20~30mm柔性材料將樁與軌道梁隔離?；⌒诬壍琅c原基礎(chǔ)梁相交時(shí)，僅將原基礎(chǔ)梁相交部位混凝土鑿除；接近平行時(shí)，將原基礎(chǔ)梁上部保護(hù)層混凝土鑿除，局部開槽，然后綁扎鋼筋，使軌道梁縱筋和原基礎(chǔ)梁縱筋相互交叉，然后澆筑軌道混凝土，形成新舊混凝土疊合梁。4.3.5旋轉(zhuǎn)軸施工大廈旋轉(zhuǎn)工況受力復(fù)雜，第一次旋轉(zhuǎn)角度大，因此采用定軸旋轉(zhuǎn)；第二次旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)角度小，采用無固定軸旋轉(zhuǎn)。固定旋轉(zhuǎn)中心軸在頂推力加載大小不同步，或加載方向偏差時(shí)，將受到數(shù)百噸的荷載，本工程按2000kN水平力設(shè)計(jì)，采用220mm×20mm的鋼管，內(nèi)部填充C30砼作為內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸，外側(cè)套300×10mm鋼管。內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸高度由上托架梁高度、移動(dòng)支座高度和下部錨固長度確定，達(dá)1.6m。外套鋼管高度同上托架梁高度，取700mm。旋轉(zhuǎn)鋼管的準(zhǔn)確定位對水平推力的大小和順利旋轉(zhuǎn)影響很大，但由于旋轉(zhuǎn)鋼管體積大、重量大，準(zhǔn)確就位具有一定難度。最終實(shí)施措施如下：首先在旋轉(zhuǎn)中心位置架設(shè)鋼鉸架，鋼鉸架頂部放置300mm×300mm×20mm方形鋼板，輔助水準(zhǔn)儀調(diào)節(jié)鋼板上皮標(biāo)高與鋼管底端標(biāo)高平齊，即-1.450m，輔助水平尺使鋼板水平放置；然后固定鋼鉸架，焊牢鋼板，利用全站儀在鋼板上定位旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)，用圓規(guī)尺以此點(diǎn)位為圓心，110mm為半徑作圓，所放軌跡線即為旋轉(zhuǎn)鋼管底端的外徑邊線；最后沿所放墨線，將鋼管對中就位，輔助全站儀校核完成之后，與平鋪鋼板焊接牢固。安裝就位后鋼管內(nèi)澆筑混凝土填實(shí)。第五章移動(dòng)裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1移動(dòng)裝置系統(tǒng)選擇概述移動(dòng)裝置系統(tǒng)由移動(dòng)支座、移動(dòng)動(dòng)力設(shè)備及其輔助裝置、移動(dòng)加載反力裝置和移動(dòng)位移控制系統(tǒng)組成。對于旋轉(zhuǎn)移位工程，移動(dòng)動(dòng)力裝置還應(yīng)包括旋轉(zhuǎn)軸。移動(dòng)動(dòng)力裝置系統(tǒng)的方案選擇由移動(dòng)方式確定。移動(dòng)方式則包括動(dòng)力施加方式和移動(dòng)支座的工作方式，移動(dòng)動(dòng)力施加方式包括頂推、牽引和前拉后推方式。旋轉(zhuǎn)平移工程則包括定軸旋轉(zhuǎn)和無固定軸旋轉(zhuǎn)兩種方式。大廈移位工程的移動(dòng)方式確定為：動(dòng)力施加方式：路段一旋轉(zhuǎn)85°采用前拉后推方式，路段二旋轉(zhuǎn)3°時(shí)采用頂推方式，縱向平移時(shí)采用頂推方式；移動(dòng)方式：滑動(dòng)；旋轉(zhuǎn)方式：定軸旋轉(zhuǎn)（路段一：旋轉(zhuǎn)82°）、無固定軸旋轉(zhuǎn)（路段二：3°）。根據(jù)上述移動(dòng)方式，大廈工程中相應(yīng)的移動(dòng)裝置系統(tǒng)選擇如下：頂推千斤頂、鋼絞線牽引裝置，滑動(dòng)支座、可調(diào)反力裝置系統(tǒng)。移動(dòng)位移控制采用PLC位移控制系統(tǒng)。下面詳細(xì)介紹大廈工程中移動(dòng)裝置系統(tǒng)的確定方法。5.2懸浮滑動(dòng)支座的設(shè)計(jì)與應(yīng)用5.1.1大廈移動(dòng)支座的選擇和設(shè)計(jì)（1）移動(dòng)支座的技術(shù)要求移動(dòng)支座有三個(gè)方面的要求：①移動(dòng)支座安裝于軌道之上、托換結(jié)構(gòu)之下，因此移動(dòng)支座首先必須能夠承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳下來的豎向荷載。②移動(dòng)支座與軌道之間應(yīng)具有較小的摩擦系數(shù)，避免水平動(dòng)力過大，有助于減小托換結(jié)構(gòu)的水平內(nèi)力。③移動(dòng)支座具有適當(dāng)?shù)呢Q向變形能力。因?yàn)橐苿?dòng)過程中，軌道施工中上表面存在不平整誤差，移動(dòng)過程中軌道產(chǎn)生沉降，這必然造成上部結(jié)構(gòu)的沉降差，產(chǎn)生附加內(nèi)力。這兩種外加變形的產(chǎn)生是不可避免的，但可以通過移動(dòng)支座的變形能力進(jìn)行調(diào)整。變形能力過小，沉降差較大時(shí)可能產(chǎn)生托換結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)的開裂；變形能力過大時(shí)，在移動(dòng)支座受力不均勻情況下，本身就可能產(chǎn)生不均勻變形。（2）常用移動(dòng)支座的類型移動(dòng)支座主要有三大類，一類是滾軸，另一類是滑塊（或滑腳），一類是輪式拖車。A．滾軸采用滾軸進(jìn)行整體移位時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小。但移動(dòng)過程中，平移需要滾軸平行，旋轉(zhuǎn)需要將滾軸按軌道的曲率相應(yīng)擺放，實(shí)際操作時(shí)一旦行走，滾軸擺放位置產(chǎn)生偏差，需要調(diào)整，因此整個(gè)過程都需要人工觀測然后錘擊糾正位置。在多路線復(fù)合移位工程中，調(diào)整移動(dòng)方向必須首先調(diào)整滾軸方向，調(diào)整的方法是進(jìn)行二次托換：將上部結(jié)構(gòu)整體頂起2~5mm，將原方向滾軸抽出，重新布置擺放滾軸。常用的滾軸有實(shí)心鋼管滾軸、鋼管砼滾軸和工程塑料滾軸。當(dāng)上部托換梁較大（大托換荷載結(jié)構(gòu)需要滾軸有較高承壓能力，且托換梁截面尺寸很大）或軌道下地基承載力很大時(shí)（如山區(qū)的巖石地基），采用實(shí)心滾軸。鋼管混凝土滾軸成本較低，具有較好的變形能力，但很容易損壞，因此移動(dòng)過程中需要經(jīng)常更換損壞的滾軸，更換方法是局部頂升托梁。工程塑料滾軸經(jīng)久耐用、變形能力好。但成本較高。圖5-1滾軸在房屋平移中的應(yīng)用B．滑塊圖5-2懸浮式滑腳滑塊支座行走平穩(wěn)，無定向性，對于多路線移位只需將軌道上表面標(biāo)高找平即可。缺點(diǎn)是摩擦系數(shù)較大。為了減小滑塊和軌道間的摩擦系數(shù)，工程單位常采用在滑塊下粘貼聚四氟乙烯板的方法。但工程實(shí)踐表明，粘貼方法和質(zhì)量對滑塊的性能影響很大，質(zhì)量不好的滑塊往往在較短的移動(dòng)距離內(nèi)就滑脫扭曲，反而增大摩擦系數(shù)。經(jīng)過較長實(shí)踐的摸索和試驗(yàn)，現(xiàn)在的處理方法采用改變涂膠工藝、設(shè)置限位保護(hù)和采用較硬的聚四氟板等措施，使其適用移動(dòng)距離大為提高。圖5-2懸浮式滑腳為使得滑塊具有適當(dāng)?shù)呢Q向變形能力，工程單位也進(jìn)行了反復(fù)試驗(yàn)。如江蘇鴻基公司采用鋼盒式滑塊半填充砂漿的方法增大滑腳變形。上海天演則發(fā)明了增設(shè)豎向千斤頂?shù)目烧{(diào)式懸浮滑動(dòng)支座。C．輪式拖車輪式拖車自動(dòng)化程度高，移動(dòng)距離長，無需專門軌道，在國外的移位工程中已經(jīng)廣泛應(yīng)用。但受到豎向承載能力的限制，輪式移動(dòng)拖車僅適用于較小的建筑物搬遷或鋼、木結(jié)構(gòu)為主的自重較小建筑物的移位。國內(nèi)僅濟(jì)南濟(jì)南經(jīng)八緯一路老別墅整體平移工程中得到應(yīng)用。圖5-3輪式拖車在建筑物移位工程中的應(yīng)用（3）大廈移位支座的選擇和構(gòu)造設(shè)計(jì)大廈整體移位工程為三段移動(dòng)路線組合移位工程，如采用滾動(dòng)方法需進(jìn)行兩次滾軸調(diào)整，每次均需進(jìn)行一次托換，而每次托換均需要將房屋整體頂升。整體頂升則需要相當(dāng)數(shù)量的千斤頂和不影響滾軸擺放施工空間的反力支座。施工難度和成本均較高，因此本工程選用滑動(dòng)支座?？紤]到豎向位移的可調(diào)性，本工程采用懸浮滑動(dòng)支座。懸浮頂?shù)倪x擇參數(shù)為：千斤頂身高度15~20cm，油缸出崗最大距離不低于50mm。大廈整體移位工程最大柱托換荷載超過900t。采用分荷裝置后，考慮到本工程柱托換采用抱柱梁分兩側(cè)設(shè)移動(dòng)支座，則旋轉(zhuǎn)移位共有6個(gè)移動(dòng)支座安裝點(diǎn)，縱向移位4個(gè)。根據(jù)托換結(jié)構(gòu)的分荷方法，每側(cè)分荷裝置設(shè)計(jì)分荷1/4。則柱托換梁兩側(cè)每側(cè)需托換荷載約450t，每側(cè)分荷點(diǎn)移動(dòng)支座豎向力225t左右。旋轉(zhuǎn)和縱向移位滑腳布置點(diǎn)參見圖3-1。采用該布置方法，兩次旋轉(zhuǎn)移動(dòng)支座位置可無需調(diào)整，第二次旋轉(zhuǎn)與軌道不重合部位加寬旋轉(zhuǎn)3°路線軌道。選擇滑動(dòng)支座時(shí)應(yīng)考慮一定的安全系數(shù)。故每柱選擇8個(gè)移動(dòng)支座，每個(gè)支座額定荷載200t，總負(fù)荷1600t，最小安全富余系數(shù)1.73。總支座數(shù)量由柱軸力大小和柱的數(shù)量確定。大廈共有56根柱，其中14根eq\o\ac(○,A)軸柱最大軸力約60t，除eq\o\ac(○,8)eq\o\ac(○,9)兩柱共用托換節(jié)點(diǎn)布置一個(gè)滑動(dòng)支座外，其余每柱一個(gè)滑動(dòng)支座，共布置13個(gè)。eq\o\ac(○,B)、eq\o\ac(○,C)、eq\o\ac(○,D)軸與13條橫軸（eq\o\ac(○,8)eq\o\ac(○,9)軸共托換節(jié)點(diǎn)）交點(diǎn)柱共39個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)布置8個(gè)支座。大廈總計(jì)支座325個(gè)。建筑物平移過程中，滑動(dòng)裝置需具有安全、耐用、布置靈活，并可以減小摩擦系數(shù)，降低頂推力等要求。現(xiàn)有平移滑動(dòng)支座一般采用鋼構(gòu)件或澆筑混凝土構(gòu)件，平移出現(xiàn)偏位時(shí)，滑腳位置不易調(diào)整，施工難度加大?；_一般是在鋼板上設(shè)有通槽，將四氟板卡在或者是黏貼在鋼板的通槽中。由于滑動(dòng)支座受載后，滑動(dòng)中往往造成粘接面脫離或者四氟板從鋼板槽中脫離，一般情況下滑動(dòng)不到10m距離粘接面就會脫離，四氟板就從鋼板底部脫落，不利于較重建筑物遠(yuǎn)距離移位。大廈在旋轉(zhuǎn)平移時(shí)，對懸浮式移動(dòng)裝置進(jìn)行了改良設(shè)計(jì)，該裝置支座部分為液壓千斤頂，支座下鋪滑腳，下軌道梁上鋪鋼板，滑腳與鋼板間填1mm厚不銹鋼板層。液壓千斤頂出缸長度與工作壓力可根據(jù)實(shí)際需要通過PLC壓夜控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制，平移偏位時(shí)，拆卸與安裝方便，布置靈活?；_鋼板上設(shè)置凸起的槽體，并將四氟板硫化粘結(jié)在槽體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了四氟板與鋼板的牢固結(jié)合，大廈平移工程中未發(fā)現(xiàn)四氟板脫落，四氟板上設(shè)置板面凹槽，凹槽內(nèi)聚四氟乙烯板表面涂抹潤滑劑，與鋼板上鋪不銹鋼板實(shí)現(xiàn)潤滑滑動(dòng)接觸面，達(dá)到減小摩擦力的目的。大廈在旋轉(zhuǎn)平移移動(dòng)裝置工作照片及滑腳設(shè)計(jì)圖見圖5-4。為減小移動(dòng)支座與軌道上鋼板之間的摩擦系數(shù)，在支座與鋼板間鋪設(shè)了1mm厚不銹鋼板。實(shí)際平移時(shí)，測試摩擦系數(shù)為0.04~0.10間。初始時(shí)較小，后期局部出現(xiàn)劃痕。表面附著灰塵增加，摩擦系數(shù)增大。（a）移動(dòng)裝置(b)滑腳(c)滑腳側(cè)面圖(d)滑腳平面圖圖中：1粘接面；2四氟板；3通孔；4槽體；5鋼板；6固定孔圖5-4移動(dòng)裝置及滑腳示意圖5.1.2懸浮支座的豎向位移控制與保壓（1）懸浮千斤頂?shù)墓合到y(tǒng)大廈共有325個(gè)懸浮移動(dòng)支座。必須配置配套的供油保壓系統(tǒng)才能保證在整個(gè)移動(dòng)過程中即時(shí)有效地調(diào)整豎向位移。懸浮移動(dòng)支座的控制系統(tǒng)由泵站、主控制器、油管和雙控油閥組成。泵站負(fù)責(zé)為千斤頂供油。主控制器包括油壓監(jiān)測系統(tǒng)和泵站加壓系統(tǒng)。油管將泵站和千斤頂連接，每根柱的8臺千斤頂設(shè)一個(gè)總閥門，總閥門和泵站間為一根總輸油管；由總閥門分出8根分輸油管與每臺千斤頂相連，每根分輸油管上設(shè)一個(gè)分控制閥。325個(gè)頂共配置2臺供油泵站。每臺泵站根據(jù)柱的設(shè)計(jì)軸力分組，軸力相近的柱由同一臺泵站供油，以減小每臺泵站油壓的調(diào)控壓力幅度。懸浮頂?shù)墓合到y(tǒng)參見圖5-5。（2）懸浮供壓控制系統(tǒng)的工作原理與位移調(diào)控措施在所有柱與基礎(chǔ)分離后，上部結(jié)構(gòu)全部豎向荷載托換至移動(dòng)支座上。此時(shí)每柱的的實(shí)際軸力即為每柱8臺千斤頂?shù)目傢斄?。啟?dòng)加壓系統(tǒng)，使每柱的總供油管壓力達(dá)到該柱設(shè)計(jì)油壓，然后分控閥鎖死、總控閥鎖死。在移動(dòng)過程中，懸浮頂供壓系統(tǒng)將遇到四類問題，分別解決如下。圖5-5大廈懸浮頂供壓系統(tǒng)(N=6~8,n=8)圖5-6油壓監(jiān)控系統(tǒng)可視化界面問題一：加壓時(shí)，每臺油泵為多柱供油，而每柱供油壓力不同。工作措施為：啟動(dòng)泵站，將供油壓力先達(dá)到該泵站控制的各柱最低壓力值，然后將該柱總控油閥和各分控油閥均鎖死；然后供壓至第二最小壓力值，鎖死對應(yīng)柱的各總、分控油閥；依次加壓，直至加載至最大壓力。問題二：由于本工程所需油壓較大，最大油壓達(dá)到40MPa以上，而且該壓力需要從柱切割托換后至就位連接均需保證壓力，保壓時(shí)長達(dá)數(shù)月?，F(xiàn)有市場上千斤頂、油管和閥門均難以保證，各種的懸浮頂壓力可能掉壓。工作措施為：首先對油壓進(jìn)行長期監(jiān)測。白天施工期間，每個(gè)1~2個(gè)小時(shí)檢查各頂油壓。油壓監(jiān)視器為直觀可視化界面，可直接顯示每個(gè)千斤頂?shù)挠袎毫?。界面參見圖5-6。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一千斤頂出現(xiàn)油壓下降時(shí)，打開該千斤頂?shù)姆钟涂亻y和總控閥，保持其他各柱和該柱其他懸浮頂閥門關(guān)閉，進(jìn)行補(bǔ)壓至所需壓力。夜晚柱下設(shè)臨時(shí)支撐保證不發(fā)生較大沉降。臨時(shí)支撐采用混凝土墊塊即可，其承擔(dān)的壓力僅為油壓下降釋放的柱豎向力，墊塊的承載力要求不大。問題三：移動(dòng)過程中柱出現(xiàn)不均勻沉降。不均勻沉降按兩點(diǎn)間距離的1/1000進(jìn)行控制。對于某懸浮頂?shù)牟痪鶆虺两担赡艹两递^小，也可能較大。當(dāng)某懸浮頂沉降較大時(shí)，工作措施是：將該頂分控油閥打開，總控油閥打開，同柱其他頂?shù)姆挚赜烷y閉鎖，然后施加壓力，將該位置托換梁頂升至與其他部位標(biāo)高相同。當(dāng)某懸浮頂沉降較小時(shí)，需要將改頂標(biāo)高降低，措施同樣是將總、分控油閥打開，改頂壓力減小，該頂向泵站回油。為保證沉降差較小時(shí)懸浮頂有可調(diào)位移空間，柱托換時(shí)應(yīng)保證每個(gè)懸浮頂活塞出缸20mm左右，最小出缸位移不小于10mm。在進(jìn)行不均勻沉降調(diào)整時(shí)注意要加強(qiáng)沉降監(jiān)測，尤其是卸壓回油時(shí)，避免矯枉過正，導(dǎo)致該點(diǎn)沉降反而增大。實(shí)際工程中，沉降監(jiān)測往往控制柱的標(biāo)高，因此調(diào)整時(shí)一般該柱8個(gè)頂一起進(jìn)行調(diào)整。問題四：油路漏油或輸油管、千斤頂損壞需要更換。更換控油閥和輸油管時(shí)，由于此時(shí)千斤頂卸壓，因此應(yīng)設(shè)置臨時(shí)支撐。千斤頂卸壓后，千斤頂活塞收回，該點(diǎn)豎向荷載由臨時(shí)支撐承擔(dān)，此時(shí)由于臨時(shí)支撐的壓縮和縫隙的壓實(shí)，一般會產(chǎn)生1~2mm沉降。更換管路后，重新將千斤頂油壓調(diào)整至所需控制壓力。更換千斤頂或整個(gè)移動(dòng)支座時(shí)（個(gè)別四氟板出現(xiàn)卷曲時(shí)或千斤頂漏油），可采用上面相同的方法；當(dāng)托換節(jié)點(diǎn)下有其他承力點(diǎn)時(shí)，也可直接將新支座安裝后置換出舊支座。但托換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)行不同支座位置時(shí)的結(jié)構(gòu)受力驗(yàn)算。5.1.3懸浮頂?shù)目刂茐毫Υ_定與托換步驟由于柱的設(shè)計(jì)軸力和實(shí)際軸力存在誤差，如何精確確定柱軸力和懸浮頂?shù)某跏伎刂茐毫κ且粋€(gè)重要的技術(shù)問題。該控制壓力在柱切割托換時(shí)開始工作。確定方法如下：1）首先在每根柱上做初始控制標(biāo)高線的標(biāo)記。2）依次隔軸進(jìn)行柱切割。切割前首先在該柱下設(shè)計(jì)位置安裝懸浮滑動(dòng)支座，并在兩側(cè)安裝沉降測試百分表。3）按設(shè)計(jì)柱軸力的70%~80%對懸浮頂施加壓力，將全部懸浮頂控油閥鎖死。然后采用線切割鋸進(jìn)行柱底切割。4）隨著柱逐漸切割，柱豎向荷載被托換至千斤頂上。由于所有控油閥鎖死，懸浮頂內(nèi)的油量沒有變化，因此柱沉降僅為柱實(shí)際豎向力和千斤頂所加頂力差值作用下的支座壓縮，因此位移較小，測量該下沉量。5）切割完成后，將油壓保持到與懸浮頂初始壓力相同，打開總、分控油閥，增大油壓，直至將該柱頂升至原標(biāo)高。認(rèn)為此時(shí)千斤頂?shù)挠蛪杭礊榭刂茐毫?。根?jù)千斤頂?shù)目刂朴蛪毫梢杂?jì)算出每根柱的實(shí)際豎向力，所有柱切割后，將豎向力求和即可得到建筑物總重。同時(shí)保證了各柱在托換前后保持同一標(biāo)高。5.1.4切割托換時(shí)的沉降值和油壓值大廈切割時(shí)各柱沉降參見表5-1，油壓初始控制值參見表5-2，各柱實(shí)際柱軸力參見表5-3。各柱設(shè)計(jì)軸力與實(shí)測軸力差值和誤差率參見表5-4。從表中數(shù)據(jù)可知，最大油壓力在C2柱，控制油壓為34.8MPa；最大沉降值出現(xiàn)在D14柱，沉降值為2.06mm。計(jì)算得房屋總重為229363kN。表5-1柱切割時(shí)各柱沉降（mm）柱編號A1A2A3A4A5A6A7A8、9A10A11A12A13A14柱沉降0.510.320.120.360.590.780.470.710.390.480.630.160.12柱編號B1B2B3B4B5B6B7B8、9B10B11B12B13B14柱沉降1.30.810.631.210.60.550.321.651.020.961.561.250.43柱編號C1C2C3C4C5C6C7C8、9C10C11C12C13C14柱沉降1.361.242.030.691.631.552.061.321.562.31.691.891.96柱編號D1D2D3D4D5D6D7D8、9D10D11D12D13D14柱沉降2.021.130.991.320.681.781.891.691.531.621.321.022.06表5-2油壓初始控制值（Mpa）柱編號A1A2A3A4A5A6A7A8、9A10A11A12A13A14油壓12.712.712.712.712.712.713.113.113.113.113.113.113.1柱編號B1B2B3B4B5B6B7B8、9B10B11B12B13B14油壓18.422.823.121.922.621.420.725.125.322.725.122.116.3柱編號C1C2C3C4C5C6C7C8、9C10C11C12C13C14油壓22.134.828.924.027.827.524.729.526.528.031.433.523.2柱編號D1D2D3D4D5D6D7D8、9D10D11D12D13D14油壓24.429.423.126.322.630.125.029.525.322.720.726.525.0表5-3實(shí)測柱軸力與設(shè)計(jì)柱軸力（kN）柱編號A1A2A3A4A5A6A7A8、9A10A11A12A13A14設(shè)計(jì)柱軸力562743611609645159161829601602730815691實(shí)測柱軸力403403403403403403416416416416416416416柱編號B1B2B3B4B5B6B7B8、9B10B11B12B13B14設(shè)計(jì)柱軸力4105495952685227521247544794616952885227581550263939實(shí)測柱軸力4200522152815006516648814721574457845195573250583731柱編號C1C2C3C4C5C6C7C8、9C10C11C12C13C14設(shè)計(jì)柱軸力5389842774047028860382757088863371507022765092966626實(shí)測柱軸力5052794466075486635562815646674460586401717876695304柱編號D1D2D3D4D5D6D7D8、9D10D11D12D13D14設(shè)計(jì)柱軸力5437739761226095641766465667655556485563595563185540實(shí)測柱軸力5584672152816001516668815721674457845195473260585721表5-4各柱設(shè)計(jì)軸力與實(shí)測軸力差值和誤差率柱編號B1B2B3B4B5B6B7B8、9B10B11B12B13B14差值-95-262-1322146-12773425-4963283-32208誤差率-0.023-0.050-0.0020.0440.009-0.0260.0150.074-0.0860.0060.014-0.0060.056柱編號C1C2C3C4C5C6C7C8、9C10C11C12C13C14差值33748379715422248199414421889109262147216271322誤差率0.0670.0610.1210.2810.3540.3170.2550.2800.1800.0970.0660.2120.249柱編號D1D2D3D4D5D6D7D8、9D10D11D12D13D14差值-147676841941251-235-54-189-1363681223260-181誤差率-0.0260.1010.1590.0160.242-0.034-0.009-0.028-0.0240.0710.2580.043-0.032注：表中，差值=設(shè)計(jì)柱軸力值-實(shí)測柱軸力值；誤差率=差值/實(shí)測柱軸力值。柱A1～A6、A7～A14軸力相對較小（不到其他柱軸力的10%），懸浮頂安置時(shí)，A1～A6與A7～A14各柱分別串聯(lián)，因此各柱實(shí)測值沒有參考價(jià)值，本表中并未列出。5.2移動(dòng)水平動(dòng)力裝置5.2.1水平力加載方式和所需水平力大?。?）水平動(dòng)力計(jì)算方法與水平力加載方式選擇大廈體型大，所需總水平動(dòng)力較大，為使托換結(jié)構(gòu)受力較為均勻，必須設(shè)置足夠多的水平動(dòng)力加載點(diǎn)。加載點(diǎn)數(shù)的增加導(dǎo)致可能的加載點(diǎn)組合增多，選擇合理的加載點(diǎn)方案是進(jìn)行托換結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。本研究報(bào)告在3.2.3節(jié)中分析了第一旋轉(zhuǎn)階段不同加載點(diǎn)組合托換結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。分析方法為采用SAP2000建立托換結(jié)構(gòu)空間模型，將柱的豎向荷載直接以集中力形式施加在柱頂，然后將摩擦反力按旋轉(zhuǎn)軌道弧線切線方向施加在移動(dòng)支座布置布置，方向水平向后。將可能的動(dòng)力加載點(diǎn)設(shè)置成定向鉸支座，方向沿軌道切線向前。（當(dāng)托換結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度足夠大時(shí)，理論上水平動(dòng)力方向可不必沿軌道切線方向施加，但在移動(dòng)過程中，動(dòng)力加載方向需要不斷進(jìn)行調(diào)整，沿軌道弧線可利用軌道布置反力裝置）。所求各個(gè)支座反力即為設(shè)計(jì)水平動(dòng)力初始值。水平動(dòng)力的計(jì)算結(jié)果受到托換結(jié)構(gòu)剛度、摩擦反力分布的影響，分布很不規(guī)律，為施工方便，對水平動(dòng)力進(jìn)行取整和調(diào)整，調(diào)整的原則是對固定軸的總水平力矩保持不變。調(diào)整后的水平動(dòng)力值為水平動(dòng)力設(shè)計(jì)值。水平動(dòng)力調(diào)整后，托換結(jié)構(gòu)內(nèi)力發(fā)生變化，因此應(yīng)對托換結(jié)構(gòu)進(jìn)行二次內(nèi)力計(jì)算，將調(diào)整后的動(dòng)力值以荷載形式施加在結(jié)構(gòu)上。調(diào)整后僅保證了總力矩平衡，但縱橫向水平力并不平衡，該不平衡力由固定轉(zhuǎn)軸承擔(dān)。第3.2.3節(jié)中進(jìn)行了不同動(dòng)力施加方式的托換結(jié)構(gòu)對比分析，考慮經(jīng)濟(jì)性和施工可行性。認(rèn)為在經(jīng)旋轉(zhuǎn)82°移位過程中前拉后推方法較優(yōu)，而旋轉(zhuǎn)3°和縱向平移12.6m段采用頂推系統(tǒng)較為可行。因此本工程進(jìn)行了頂推和牽引裝置的選擇。其中前拉系統(tǒng)仍需要將牽引力作用點(diǎn)由D軸轉(zhuǎn)引至C軸，避免CD軸間的托換結(jié)構(gòu)桿件受到較大的拉力。（2）水平動(dòng)力設(shè)計(jì)值初始設(shè)計(jì)摩擦系數(shù)取0.15。三個(gè)移動(dòng)階段水平動(dòng)力加載點(diǎn)較優(yōu)組合和動(dòng)力設(shè)計(jì)值參見圖5-7。（a）旋轉(zhuǎn)82°工況（b）旋轉(zhuǎn)3°工況（c）縱向平移12.6m工況圖5-7三個(gè)路線段上動(dòng)力加載點(diǎn)位置與動(dòng)力設(shè)計(jì)值5.2.2頂推裝置和設(shè)備（1）裝置系統(tǒng)組成與設(shè)備選擇頂推設(shè)備包括頂推反力支座、動(dòng)力設(shè)備、方向調(diào)整輔助墊塊等組成。動(dòng)力設(shè)備選用千斤頂，對旋轉(zhuǎn)82°工況，考慮到千斤頂行程較大時(shí)，可以提高移動(dòng)速度，因此選擇行程120cm油壓千斤頂20臺，C軸部分加載點(diǎn)施工空間較小，因此選用行程45cm千斤頂3臺。在旋轉(zhuǎn)3°和縱向移動(dòng)工況中，全部頂推千斤頂采用120cm行程千斤頂。所有千斤頂?shù)念~定推力均為200t，符合圖5-7中對頂推力的要求。方向調(diào)整輔助墊塊設(shè)計(jì)了楔形鋼板和球形鉸兩種形式，考慮到球形鉸的穩(wěn)定性較差，實(shí)際工程中選用楔形墊塊。按14軸最外側(cè)軌道上每移動(dòng)3m距離，動(dòng)力加載方向進(jìn)行一次調(diào)整。（2）頂推反力支座由于本工程每個(gè)施加力作用點(diǎn)的設(shè)計(jì)頂推力達(dá)到150t，對反力支座的承載力要求很高?？紤]到不同部位，本工程共設(shè)計(jì)了三種頂推反力支座，均應(yīng)用于工程中。A鋼筋砼固定反力支座在初始啟動(dòng)加載時(shí)，在樓房后側(cè)與軌道整體施工了鋼筋混凝土固定鉸支座。采用該方案的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好，可靠度高。文獻(xiàn)和工程實(shí)例證明，由于初始靜摩擦力大于動(dòng)摩擦力，初始頂推力比正常勻速平移時(shí)所需推力大50%~70%，初始啟動(dòng)時(shí)采用穩(wěn)定性較好的支座形式是必要的。固定支座的設(shè)計(jì)構(gòu)造如圖5-8所示。圖5-8固定反力支座構(gòu)造B新型組合式反力支座由于旋轉(zhuǎn)平移需要每隔一定行程，水平動(dòng)力加載方向需要調(diào)整。且移動(dòng)距離較長，頂推墊塊較長時(shí)容易失穩(wěn)。因此在移動(dòng)過程中需要多次調(diào)整反力支座位置。常用的可調(diào)反力支座形式參見圖5-9。圖5-9樓房平移中的可動(dòng)反力支座這兩種可動(dòng)反力支座一般提供的反力在50t以下，較大承載力時(shí)，所需的穿軌道螺栓和型鋼尺寸、重量較大，安裝困難，將導(dǎo)致每次調(diào)整支座的時(shí)間延長。因此應(yīng)設(shè)計(jì)出一種承載力較高，且能夠方便拆卸的反力支座。課題組設(shè)計(jì)了新型可拆卸反力支座，構(gòu)造如圖5-10所示。（a）剖面圖（b）不同立柱形式平面示意(c)使用前臨時(shí)封頂（d）單立柱平面（e）雙立柱平面圖5-10軌道內(nèi)嵌套組裝式反力支座圖5-10a中：1為預(yù)埋在下軌道梁中鋼管，2為嵌套在鋼管內(nèi)的實(shí)心鋼棒，3為鋼棒拔出時(shí)的吊環(huán)，4為反力墊板，5為反力墊板的固定錨栓，6為牽引移位時(shí)牽引鋼索的穿入孔，7為防局部受壓角鋼。8為臨時(shí)填充塊，9為封頂鋼板。該支座安裝使用方法如下：圖5-10a中。在下軌道梁中預(yù)埋鋼管（1），一條軌道上每隔一定距離預(yù)埋一個(gè)，距離長短根據(jù)設(shè)計(jì)確定。將實(shí)心鋼棒（2）嵌套插入鋼管（1），將反力鋼板（4）緊鄰擺放在實(shí)心鋼棒（2）前。頂推工程中，千斤頂及頂推墊塊設(shè)置在反力鋼板（4）和被頂推建筑物之間；牽引工程中，可將牽引鋼索穿過預(yù)留孔（6），前面用穿心千斤頂錨固后施加動(dòng)力。當(dāng)需要移動(dòng)反力支座位置時(shí)，將實(shí)心鋼棒拔出，反力鋼板卸下，移至下一個(gè)預(yù)埋鋼管處安裝。在圖5-10b中，可將外徑尺寸略小于鋼管（1）的整體式鋼棒插入預(yù)埋鋼管，兩者相差不超過2mm，也不宜小于0.5mm。如根據(jù)動(dòng)力要求計(jì)算所得實(shí)心鋼棒較大，為避免拔出困難，可采用平行鋼板組合。鋼板方向與動(dòng)力施加方向平行。鋼板可以等厚度，也可以不等厚度。鋼板嵌入后總預(yù)留空隙不宜超過2mm。為鋼棒便于拔出，頂部設(shè)吊環(huán)。在圖5-10d、e中，為避免單個(gè)整體式鋼棒過重，也可預(yù)埋2~3個(gè)鋼管，采用2~3組鋼管、鋼棒裝置組。反力鋼板底部設(shè)有水平鋼板，前端鋼板條上設(shè)有錨栓孔，通過增加若干錨栓增加安全性。動(dòng)力荷載較小時(shí)，錨栓可不設(shè)置。后端鋼板有水平凹槽，對嵌套的鋼棒（2）進(jìn)行附加左右限位。在圖5-10c中，反力墊板應(yīng)具有足夠剛度，所需反力較小時(shí)可采用實(shí)心鋼板，反力較大時(shí)為減小變形，可設(shè)置加勁肋；更大時(shí)采用格構(gòu)肋雙鋼板，雙鋼板應(yīng)焊接成整體。該新型嵌套式反力裝置安裝與拆卸方便、成本低、承載力高、適用范圍廣、安全可靠。從結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)、材料性能利用率、施工方便程度、勞動(dòng)強(qiáng)度和成本方面均優(yōu)于現(xiàn)行使用的兩種可動(dòng)反力支座裝置。實(shí)際施工過程中進(jìn)行了改進(jìn)，采用預(yù)埋木模法。軌道施工時(shí)，在孔周圍設(shè)置加密箍筋，軌道砼初凝后將木模拔出。進(jìn)一步降低了成本。（c）傾斜頂推反力支座在建筑物原基礎(chǔ)位置，受到托換結(jié)構(gòu)的影響，在軌道預(yù)定位置施工嵌套式預(yù)留深孔沒有施工空間，因此平移時(shí)只能利用現(xiàn)有承臺和軌道間隙的凹槽作為反力支座。其構(gòu)造如圖5-11所示。傾斜式反力支座的關(guān)鍵是防止反力支座失穩(wěn)，實(shí)際工程中根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)了兩種傾斜式頂推反力支座，分別采用了平衡立柱的方法和設(shè)置壓頂梁的方法避免失穩(wěn)。（a）平衡立柱式（b）壓頂梁式圖5-11傾斜式反力支座5.2.3牽引裝置和設(shè)備（1）牽引系統(tǒng)的應(yīng)用簡介在旋轉(zhuǎn)82°工況中，前拉后推加載方式可以使托換結(jié)構(gòu)受到的內(nèi)力較小，增加結(jié)構(gòu)的整體安全性，降低工程成本。且牽引系統(tǒng)對房屋移動(dòng)的方向控制較好。但采用牽引系統(tǒng)需注意牽引系統(tǒng)的施力作用點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在C軸節(jié)點(diǎn)上，避免托換結(jié)構(gòu)在CD軸線間產(chǎn)生拉力。當(dāng)弧形軌道曲率較小時(shí)，牽引系統(tǒng)的優(yōu)勢難以發(fā)揮，因此本工程僅在10~14號軸前方設(shè)置5個(gè)牽引點(diǎn)。牽引系統(tǒng)由牽引千斤頂、牽引荷載分配梁、反力支座、牽引鋼索和錨具組成。本工程中牽引鋼索采用鋼絞線。（2）牽引反力支座牽引系統(tǒng)的方向可控性較好，因此可以拉大反力支座的調(diào)整距離，本工程設(shè)置6~9m。加大距離后，牽引力的方向發(fā)生改變，從房屋后側(cè)軌道切線方向改變至房屋前方軌道切線方向。這種改變對動(dòng)力炬并無影響，且可以減小托換結(jié)構(gòu)受到的縱橫向水平合力。即可以減小固定轉(zhuǎn)軸所受水平力。由于牽引鋼索標(biāo)高遠(yuǎn)高于軌道上設(shè)置的嵌入式組裝反力支座，因此，牽引反力支座將傾斜式支座和嵌入式組合起來使用。構(gòu)造參見圖5-12。圖5-12牽引系統(tǒng)安裝構(gòu)造5.3水平動(dòng)力控制系統(tǒng)與施加方式5.3.1水平動(dòng)力控制系統(tǒng)組成和原理目前，PLC（ProgrammablelogicController）系統(tǒng)在建筑物整體平移工程和結(jié)構(gòu)頂升工程中被普遍采用。下面對該系統(tǒng)的組成和原理進(jìn)行基本介紹。（1）PLC系統(tǒng)基本構(gòu)成PLC是微處理器為核心的工業(yè)專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由中央處理器、存儲器、輸入/輸出接口、電源及外接編程器組成。PLC是在目前較流行的模塊式結(jié)構(gòu)中，常在母板上按系統(tǒng)要求配置CPU單元（包括電源）、存儲單元、I/O單元等。其組成框圖如圖5-13所示。圖5-13PLC系統(tǒng)的基本組成中央處理器（CPU）CPU是整個(gè)PLC的核心部件，控制著所有部件的操作。它通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與儲存單元、I/O單元連接，主要任務(wù)是：a）診斷PLC電源和內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語法錯(cuò)誤。用掃描方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器中。b）在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，按用戶程序寄存器中存放的先后順序逐條讀取指令，經(jīng)編譯解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)完成各種運(yùn)算和操作，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果存儲相應(yīng)數(shù)據(jù)，并更新有關(guān)標(biāo)志的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容。c）將存于數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)處理結(jié)果和輸出映象寄存器的內(nèi)容送至輸出電路。D）按照PLC中系統(tǒng)程序所賦予的功能接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，響應(yīng)各種外部設(shè)備（如編程器、打印機(jī)、上位計(jì)算機(jī)、圖形監(jiān)控系統(tǒng)、條碼判讀器等）的工作請求。B.存儲器（單元）存儲器用來存放系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯變量和一些其它信息等。PLC內(nèi)部的存儲器有兩類：一類是系統(tǒng)程序存儲器，用以存放系統(tǒng)程序（包括系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序以及對用戶程序做編譯處理的編譯解釋程序等）。系統(tǒng)程序根據(jù)PLC功能的不同而不同，生產(chǎn)廠家在PLC出廠前已將其固化在只讀存儲器ROM或PROM中，用戶不能更改。另一類是用戶存儲器，主要用于存儲用戶程序及工作數(shù)據(jù)等。用戶程序指使用者根據(jù)工程現(xiàn)場的生產(chǎn)過程及工藝要求編寫的程序。用戶程序由使用者輸入到PLC的RAM中，允許修改。C.輸入/輸出接口輸入/輸出（I/O）接口是將PLC與現(xiàn)場各種輸入、輸出設(shè)備連接起來的部件（有時(shí)也被稱為I/O單元或I/O模塊）。a）輸入接口通過PLC的輸入端子接受現(xiàn)場輸入設(shè)備（如限位開關(guān)、操作按鈕、光電開關(guān)、溫度開關(guān)等）的控制信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號輸入主機(jī)。輸入接口一般由光電耦合電路和微電腦輸入接口電路組成。b)輸出接口用于把用戶程序的邏輯運(yùn)算結(jié)果輸出到PLC外部，具有隔離PLC內(nèi)部電路與外部執(zhí)行元件的作用，同時(shí)兼有功率放大作用。PLC輸出一般有三種：繼電器輸出型、晶體管輸出型、晶閘管輸出型。其中繼電器輸出型為有觸點(diǎn)輸出方式，可用于接通或斷開開關(guān)頻率較低的直流負(fù)載或交流負(fù)載回路，這種方式有繼電器觸點(diǎn)的電氣壽命和機(jī)械壽命問題；晶閘管輸出型則用于帶直流電源負(fù)載，高速大功率負(fù)載；晶體管輸出型用于高速小功率負(fù)載?？梢钥闯觯^電器、晶閘管和晶體管作為輸出端的開關(guān)元件受PLC的輸出指令控制，完成接通或斷開與相應(yīng)輸出端相連的負(fù)載回路的任務(wù)，它們并不向負(fù)載提供工作電源。負(fù)載工作電源的類型、電壓等級和極性應(yīng)該根據(jù)負(fù)載要求以及PLC輸出接口電路的技術(shù)性能指標(biāo)確定。由于輸入/輸出接口電路采用了光電耦合或繼電器隔離電路，使現(xiàn)場的輸入、輸出設(shè)備與PLC之間沒有電的聯(lián)系，從而大大減少了電磁干擾，這是提高PLC可靠性的關(guān)鍵措施之一。D.電源是PLC的CPU、存儲器、輸入/輸出接口等內(nèi)部電子電路工作需要的直流電源電路或電源模塊。輸入、輸出接口電路的電源彼此相互獨(dú)立，以避免或減少電源間干擾?，F(xiàn)在許多PLC的直流電源采用直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，這種電源穩(wěn)壓性能好、抗干擾能力強(qiáng)，不僅可提供多路獨(dú)立的電壓供內(nèi)部電路使用，而且還可為輸入設(shè)備或輸入端的傳感器提供標(biāo)準(zhǔn)電源。E.其他接口和外設(shè)編程器是人與PLC聯(lián)系和對話的工具，是PLC最重要的外圍設(shè)備。用戶可以利用編程器來輸入、讀出、檢查、修改和調(diào)試用戶程序，也可用它監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)、顯示錯(cuò)誤代碼或修改系統(tǒng)接觸器的設(shè)置參數(shù)等。除采用手持編程器和監(jiān)控外，還可通過PLC的RS232C外設(shè)通信口（或RS422口配以適配器）與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，并利用PLC生產(chǎn)廠家提供的專用工具軟件來對PLC進(jìn)行編程和監(jiān)控。相比起來，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程和監(jiān)控比手持編程工具更加直觀和方便，但一臺手持編程器可以用于同系列的其他PLC，做到一機(jī)多用。不同的工程類型有不同的功能要求，大廈移位工程需要根據(jù)自己的工程需要編制適用的程序。（2）PLC的基本工作原理A.循環(huán)掃描PLC采用循環(huán)掃描工作方式，這個(gè)工作過程一般包括五個(gè)階段：內(nèi)部處理、與編程器等的通信處理、輸入掃描、用戶程序執(zhí)行、輸出處理，其工作過程如圖5-14所示。圖5-14PLC的循環(huán)掃描程序框圖當(dāng)PLC方式開關(guān)置于RUN（運(yùn)行）時(shí)，執(zhí)行所有階段；當(dāng)方式開關(guān)置于STOP（停止）時(shí)，不執(zhí)行后3個(gè)階段，此時(shí)可進(jìn)行通信處理，如對PLC聯(lián)機(jī)或離線編程。對于不同型號的PLC，圖中的掃描過程中各步的順序可能不同，這是由PLC內(nèi)部系統(tǒng)程序決定的。a）內(nèi)部處理在這一階段，CPU檢測主機(jī)硬件，同時(shí)也檢查所有的I/O模塊的狀態(tài)。在RUN模式下，還檢測用戶程序存儲器。如果發(fā)現(xiàn)異常，則停機(jī)并顯示出錯(cuò)。若自診斷正常繼續(xù)向下掃描。b）處理通信請求在CPU掃描周期的信息處理階段，CPU自動(dòng)檢測并處理各通信端口接收到的任何信息。即檢查是否有編程器、計(jì)算機(jī)等的通信請求，若有則進(jìn)行相應(yīng)處理，在這一階段完成數(shù)據(jù)通信任務(wù)。c）輸入處理在這一階段，對各數(shù)字量輸入點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行輸入掃描，并將各掃描結(jié)果分別寫入對應(yīng)的映像寄存器中。d）執(zhí)行用戶程序在PLC中，用戶程序按先后順序存放。在這一階段，CPU從第一條指令開始順序取指令并執(zhí)行，直到最后一條指令結(jié)束。執(zhí)行指令時(shí)從映像寄存器中讀取各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，每條指令的執(zhí)行是對各數(shù)據(jù)進(jìn)行自述或邏輯運(yùn)算，然后將運(yùn)算結(jié)果送到輸出映像寄存器中。執(zhí)行用戶程序的過程與計(jì)算機(jī)基本相同。e）輸出處理在這一階段，CPU用輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)幾乎同時(shí)集中對輸出點(diǎn)進(jìn)行刷新，通過輸出部件轉(zhuǎn)換成被控設(shè)備的所能接受的電壓或電流信號，以驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備?？删幊绦蚩刂破鞯妮斎胩幚怼?zhí)行用戶程序和輸出處理過程的原理如圖5-15所示。圖5-15輸入、用戶程序執(zhí)行和輸出過程PLC執(zhí)行的五個(gè)階段，稱為一個(gè)掃描周期，PLC完成一個(gè)周期后，又重新執(zhí)行上述過程，掃描周而復(fù)始地進(jìn)行。掃描周期長短主要取決于程序的長短，它對于一般工業(yè)設(shè)備通常沒有什么影響，但對控制時(shí)間要求較嚴(yán)格，響應(yīng)速度要求快的系統(tǒng)，為減少掃描周期造成的響應(yīng)延時(shí)等不良影響，一般在編程時(shí)應(yīng)對掃描周期精確計(jì)算，并盡量縮短和優(yōu)化程序代碼。（3）大廈工程中的PLC系統(tǒng)選擇A.控制程序的功能要求大廈移位工程中，最難控制的為移位82°第一路段的動(dòng)力控制。該路段共有23個(gè)動(dòng)力作用點(diǎn)。要求控制程序滿足以下幾個(gè)功能：①實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)的初始加載動(dòng)力測試；②能夠根據(jù)各軸行程誤差反饋進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整；③實(shí)現(xiàn)壓力增減的可控。B.實(shí)現(xiàn)上述功能的基本思路PLC系統(tǒng)的硬件組成配置相應(yīng)的電子實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)上述功能。根據(jù)上述要求，課題組提出兩種編程方案進(jìn)行對比。方案一：采用位移和控制動(dòng)力雙控。具體思路是：在測試初始頂推力后，設(shè)置行程差的控制限值和頂推力變化限值。當(dāng)行程差超過控制限值時(shí)，PLC通過對各點(diǎn)供油量值進(jìn)行調(diào)整，其工作原理是：PLC控制油路閥門的開關(guān)，在同一泵站供壓至某一油壓后，各千斤頂水平推力相同，當(dāng)某一點(diǎn)位移超前時(shí)，閥門關(guān)閉，停止供油；一旦停止供油后，其他各點(diǎn)總推力將下降，在位移滿足行程同步要求時(shí)，閥門再次打開。該方案思路簡單，監(jiān)測僅需要每點(diǎn)測試行程。缺點(diǎn)是當(dāng)軌道不平整或局部摩擦反力較大時(shí)，所需總水平推力提高，導(dǎo)致房屋不能移動(dòng)。提高油壓速度一點(diǎn)過快，將導(dǎo)致托換結(jié)構(gòu)某一部位的水平推力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于摩擦反力，不平衡力只能由托換結(jié)構(gòu)承擔(dān)，在托換結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加內(nèi)力，導(dǎo)致托換結(jié)構(gòu)破壞。（注，某一軸線摩擦反力較小時(shí)，托換結(jié)構(gòu)內(nèi)力不會過大，原因是該點(diǎn)行程加大，一旦超過位移差控制限值，PLC系統(tǒng)將進(jìn)行調(diào)整。）解決的方法是控制供油速度，分級加荷。每級加荷控制不超過最大油壓的30%，當(dāng)達(dá)到控制油壓時(shí)，按5%為一級進(jìn)行加荷。超過或低于初始控制油壓時(shí)，停止加載，分析原因。方案二：為避免局部摩擦反力過大不能移動(dòng)的情況，可將每柱的豎向荷載和水平加荷油壓進(jìn)行偶聯(lián)控制。其工作原理是測試每柱的豎向荷載油壓，假設(shè)摩擦系數(shù)相同時(shí)，軌道不平整時(shí)將導(dǎo)致該柱豎向荷載增加，摩擦反力增大，將該信息反饋至PLC，增大該柱水平推力。該方法同時(shí)考慮了摩擦反力變化和位移行程差的要求，精確度高于方案一。但該方案實(shí)施較為困難，難以達(dá)到應(yīng)有的效果。原因有四個(gè)：①每個(gè)柱下的豎向荷載需要額外設(shè)置傳感器，傳感器數(shù)量上升，成本提高。②豎向荷載千斤頂頂經(jīng)常需要保壓，豎向油壓變化較大，反饋數(shù)據(jù)難以精確。③機(jī)械設(shè)備和測試傳感器本身的可靠度和精度對控制影響顯著，造成調(diào)整頻率過高，移動(dòng)速度緩慢。④水平托換結(jié)構(gòu)組成較為復(fù)雜，每根柱有8個(gè)懸浮滑動(dòng)支座，其摩擦反力通過托換結(jié)構(gòu)穿遞到周圍多個(gè)加載點(diǎn)，反饋信息不準(zhǔn)確。通過以上兩種方案的分析。項(xiàng)目組選擇方案一作為實(shí)施方案。大廈工程中PLC控制系統(tǒng)組成大廈平移工程中供油控制泵站4臺，每臺控制5~6臺千斤頂。泵站分配應(yīng)加載動(dòng)力接近的原則分組。由于托換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)各加載點(diǎn)設(shè)計(jì)動(dòng)力接近，油壓控制較為均勻，為千斤頂分組提供了便利條件。采用拉繩式傳感器進(jìn)行位移控制。位移控制點(diǎn)僅設(shè)置在A軸柱托換節(jié)點(diǎn)處。共設(shè)置12道。注意在編程時(shí)，拉線式傳感器測試的為炫長，應(yīng)換算旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行同步控制，即程序中行程差按角行程對比計(jì)算。行程差限值按各點(diǎn)行程平均值作為基準(zhǔn)位移。（a）PLC主控制器（b）液壓泵站（c）頂推千斤頂（d）拉繩式傳感器圖5-16大廈的PLC動(dòng)力控制系統(tǒng)同步位移比例的確定當(dāng)建筑物旋轉(zhuǎn)任意角度，以旋轉(zhuǎn)軸為圓心不同半徑圓弧上建筑物各位移監(jiān)控點(diǎn)的位移大小與半徑R長度呈線性關(guān)系：(5-1)理論上，若建筑物具有足夠的剛度，為實(shí)現(xiàn)建筑物旋轉(zhuǎn)平移，只需在不同半徑處的兩個(gè)千斤頂分別設(shè)置一個(gè)位移監(jiān)控點(diǎn)，根據(jù)位移監(jiān)控點(diǎn)所在圓弧處半徑即可完成控制系統(tǒng)對建筑物同步位移的實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，設(shè)建筑物旋轉(zhuǎn)任意角度，位移監(jiān)控點(diǎn)A位移為，到旋轉(zhuǎn)中心距離，監(jiān)控點(diǎn)B的位移為，到旋轉(zhuǎn)中心距離。根據(jù)式(1)可得關(guān)系式：(5-2)由式(2)變形得到同步位移比例：由于大廈占地面積較大，不同軸線荷載差異較大，結(jié)構(gòu)整體剛度差，各頂推點(diǎn)頂推荷載差異也較大，為避免移位過程中各千斤頂處出現(xiàn)較大的同步誤差對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，旋轉(zhuǎn)平移時(shí)在每個(gè)千斤頂處均設(shè)置位移傳感器作為位移監(jiān)控點(diǎn)，共采用13臺200t千斤頂，布置13個(gè)位移監(jiān)控點(diǎn)，監(jiān)控點(diǎn)布置如圖5-17所示。因各位移監(jiān)控點(diǎn)均為弧形位移，而位移傳感器實(shí)際反饋給控制器的是線性位移，設(shè)建筑物旋轉(zhuǎn)任意角度，各位移監(jiān)控點(diǎn)位移為，傳感器反饋給控制器位移即線性位移為，得到關(guān)系式：（5-3）將各位移監(jiān)控點(diǎn)半徑R數(shù)值帶入上式即得同步位移比例為：(5-4)將上式比例因子輸入液壓同步控制系統(tǒng)，即實(shí)現(xiàn)建筑物的旋轉(zhuǎn)平移，本系統(tǒng)同步移位精度設(shè)置為±2mm。圖5-17同步液壓控制系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)布置圖5.3.2水平動(dòng)力施加過程為使每個(gè)千斤頂?shù)捻斖屏εc其需克服的摩擦力大致平衡，正式平移前，需進(jìn)行逐級加荷測試初始平移動(dòng)力。第一級加荷每臺千斤頂?shù)捻斖屏ι舷拊O(shè)定到設(shè)計(jì)荷載的30%，以后每級以荷載的10%遞增，超過設(shè)計(jì)荷載70%以后，頂推力上限以設(shè)計(jì)荷載的5%遞增，直到房屋移動(dòng)。分級加荷有效地防止了局部頂推力與摩擦力不平衡對結(jié)構(gòu)造成損害，還避免了房屋移動(dòng)過程中的偏移，減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)。本工程采用聚四氟乙烯板—不銹鋼板摩擦副，設(shè)計(jì)啟動(dòng)時(shí)的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為15%，柱總豎向力251492kN，總頂推力為11277kN，實(shí)際頂推時(shí)，啟動(dòng)荷載約6100～15290kN。正常移動(dòng)時(shí)，建筑物頂推荷載約5440～14570kN。每臺千斤頂?shù)捻斖屏?00～1500kN不等。建筑物最大半徑軌道上對應(yīng)結(jié)構(gòu)柱的移位行程與頂推力大致呈線性關(guān)系，兩者關(guān)系曲線見圖5-18與圖5-19。圖5-18啟動(dòng)頂推力隨結(jié)構(gòu)行程變化曲線圖5-19移位頂推力隨結(jié)構(gòu)行程變化曲線5.4固定旋轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)5.4.1固定旋轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)構(gòu)造（a）旋轉(zhuǎn)軸剖面（b）鋼底盤立面（c）鋼底盤平面