为什么选择这个专业方向?山东建筑大学工程鉴定加固研究院院长、教授张鑫表示,“应该是我在清华大学读研的时候,当时听系主任开过一个会议,中间就提到了怎么提升功能加固,工作以后发现有市场需求,并不断有人委托加固、改造的项目,源于这个契机。”
牵引系统装好了
建筑物却没动
“在既有建筑加固改造、平移、纠倾等方向,我们处于国际领先水平。”张鑫说,市场有这部分需求,他们要以需求为导向。
下一步努力方向在哪里?张鑫说,“现在我们的平移技术,又拓展到了既有建筑地下空间开发。现在的情况是,这个楼截断托起来移走了,如果托起来不移走,就可以向下挖地下室。”
“举例来说,我们有个老商埠工程,就是在这栋楼原址不动的情况下,向下挖了三层地下室。开发既有建筑的地下空间,是我们今后主要方向。”张鑫还说,“一个建筑物歪了,我们可以将它截断顶起、纠倾,这也是我们以后努力的方向。”
张鑫回忆,他们完成的第一个建筑物移位工程,是河北省曲周县农业局办公楼的平移。平移的原因是由于需要进行道路拓宽,他们将这栋建筑平移了8.5米。
张鑫告诉记者,由于是首次施工,他在正式施工之前的半个多月没睡着觉,“那时候工程经验缺乏,托换、滚轴、牵引等方面的问题想了又想,挨个攻关。”
即便如此,这支初次上“战场”的团队,还是在首次施工时遇到尴尬。“我对这件事的印象非常深刻,因为牵引系统等全都安装好了,但建筑物就是没有动,当时非常尴尬。”张鑫说,实际上,他们已经在设计理论值的基础上增加了,但距离现实的操作还有一定差距,“后来数值又增加了一倍,建筑物才开始移动的。”
张鑫还提到,房屋究竟该如何移动,他们是全国第一个公布研究成果的团队,“当时身边人阻止我,但为了让更多人少吃点亏,我们还是决定公布出来,让大家受益。”
不光能平移建筑
还能纠偏烟囱
自1992年山东建筑大学工程鉴定加固研究院成立以来,他们共主导完成了40余项移位工程,其中不乏世界最重的、最高的,或是移动距离最远的建筑。
山东建大工程鉴定加固研究院院长、教授张鑫向记者介绍,我国正处于大规模基础设施建设时期,已建成的既有建筑面积已超过六百亿平方米,“由于超过设计使用年限,原设计标准偏低或施工缺陷等原因,30%-50%的既有建筑出现安全性降低或功能衰退,因此亟需对既有建筑进行鉴定、加固与改造,以提升其使用功能,延长其使用寿命,提高其抵御灾害的能力。”
在建筑物鉴定加固改造领域,有许多科学技术问题继续进行创新和攻关。“我们团队于1992年组织成立了山东建筑大学工程鉴定加固研究所,长期致力于该领域的科学研究和技术研发。”张鑫说,值得一提的是,2002年,还依托研究院成立了山东建固特种专业工程有限公司。
“20多年来,研究所已经发展成了集教学、科研、技术开发服务、工程鉴定、加固改造、建筑物移位等产学研一体化的高新技术企业。”张鑫说,不光如此,他们还可以帮建筑物纠倾。简单理解就是,能将歪了的建筑物正过来。
说到这里,张鑫还举了个例子,陵县圣源热电厂烟囱高为120m,建成后7个月的观测,该烟囱向西南倾斜量达538.5mm,倾斜率达到4.5‰,已超出国家有关规范的要求关于高耸建筑物倾斜率2‰的要求。“我们采用降水纠偏法对该烟囱进行成功纠偏,是目前国内外纠偏最高的构筑物。”
“政府叫它‘四不像’,我叫它‘产学研一体化’。”据张鑫介绍,团队共有106人,其中教授、副教授、博士等30多人,国家一级注册结构工程师等30多人,此外还有40多位工程技术人员,也就是在工地的具体施工人员。
当前,研究院已完成了几十项国家、省、部级课题,其中“建筑物移位改造工程新技术及应用”获2014年度国家技术发明二等奖。“搞研究的、上课的及搞技术推广的、应用的是一帮人。我们的研究成果,亲手将它用到工程中去了。”张鑫说。
对于建筑物安全,张鑫自豪地说,“28年来,我们团队就是以加固改造作为基础,因此没有遇到过很大的事故或者难题,也没有碰碎过。”
“我们单位还有个别称,叫‘建筑医院’,就是给房子看病。只要是房屋建筑有什么疑难杂症,都可以找我们进行处理。”张鑫笑着说。
建筑物移位由来已久,世界首例出在新西兰
山东建大工程鉴定加固研究院院长、教授张鑫说,1873年,新西兰新普利茅斯市的一层农宅移位,这是世界首个建筑物移位工程,当时的牵引设备为蒸汽机车。
而现代移位技术始于二十世纪初,1901年美国依阿华大学因校园扩建,将重6000吨的三层科学馆移位。移位时为绕过另一建筑,采用转向技术旋转45度。据介绍,该科学馆目前仍在正常使用。
在此后100多年里,许多国家也有了移位工程成功案例。举例来说,1983年英国沃灵顿市的学校历史建筑平移15m；1998年美国一所豪华别墅,建筑面积1100平方米,从波卡罗顿移位161km至皮斯城。
而到了1999年,美国明尼苏达州Shubert剧院移位。1999年9月16日至19日,丹麦哥本哈根飞机场因扩建将候机厅从机场一端移至另一端,经四个月准备,候机厅4天内移动2500米。
看看这些年,山东“搬家”的建筑
临沂国安局办公楼
临沂国安局办公楼
我国建筑物平移标志工程
移位时间:2000年
2000年底,为了不影响规划的“临沂市人民广场”的建设,同是也为了节省投资、减少污染,临沂市国安局办公楼整体平移。
该建筑为8层框架结构,钢筋混凝土独立基础。其先向西平移96.9米,再向南平移74.5米,总移动距离171.4米,平移共用25天,平均速度为1.5-2.0m/h。
该工程技术复杂程度非常高,是当时国内平移建筑物最高、高层建筑平移距离最远的平移工程,是我国建筑物整体平移的标志性工程。
济南纬六路“老洋行”
山东首次历史建筑平移
移位时间:2005年
位于济南市纬六路27号的“老洋行”建于1919年,是济南商埠区保存较完整、具有南欧巴洛克建筑风格的早期代表性历史建筑。
该建筑为二层带阁楼砖木结构,木结构楼、屋盖,建筑面积约600平方米。2005年,因纬六路拓宽,将其向西平移15米。
“老洋行”反映了济南20世纪初古城开埠时期城市面貌,通过整体平移将其完整保留下来,对了解泉城发展历史与传承文脉有着十分重要的作用。此次平移工程是山东省首次进行历史建筑平移,同时在国内首次将隔震技术应用于历史建筑平移保护就位连接中。
莱芜开发区管委会综合楼
地上高15层
移位时间:2006年
2006年12月,莱芜高新技术产业开发区管委会综合楼整体平移。
该建筑为框架—剪力墙结构,由主楼和裙楼两部分组成,主楼地下1层、地上15层,裙楼地下1层、地上3层,长72.8米,宽41.3米,总建筑面积24000平方米,总高度67.6米,建筑总物重35000吨。
济南宏济堂西号
增设隔震和地下室
移位时间:2008年
济南市宏济堂经二路药店建于1920年,至今已有近90年的历史,该建筑为两层砖木结构,墙下条形基础,由南楼和北楼组成,南楼建筑面积约320平方米,北楼建筑面积约160平方米。
2008年3月,因经二路拓宽改造,同时出于保护历史建筑的需要,对该建筑实施平移保护,先向北平移11.8米,旋转3.8度,再向东平移16.6米,建筑物平移到位后,再整体顶升0.4米。同时移位工程中,对老建筑进行了隔震连接、增设地下室。
济南市“老别墅”
整体迁移28公里
移位时间:2009年
原位于济南市经八纬一路一老别墅,为一层带阁楼砖木结构,占地面积约135平方米,总重320吨,距今已有80余年历史。
2009年3月1日,山东建筑大学工程鉴定加固研究所在国内首次采用大距离原样整体迁移技术将其迁移28公里,此工程是我国建筑物整体迁移技术发展的一个重大突破。此次迁移使用法国NICOLAS自带动力大型液压平板拖车,此次拖运共使用2列20组车板,车轮共计128个。
该建筑原位于繁华市区,为了尽量减轻道路交通压力,对运输线路进行了详细勘察,迁移于当年3月1日21:38开始,迁移过程中,老别墅四次穿过街天桥,三过立交,于3月2日11:43安全到达山东建筑大学新校区。整个迁移过程历时14小时,迁移距离为28公里。