上海音乐厅和上海玉佛禅寺大雄宝殿平移顶升工程的技术比较

章柏林

上海天演建筑物移位工程股份有限公司 上海 200336

建筑是一个时代的记忆，是一座城市文化和内涵的载体，也是一个时期历史的纪念碑。上海音乐厅是欧式古典建筑的艺术风格，而上海玉佛禅寺大雄宝殿是外观二层的仿宋宫殿式建筑，二者代表了20世纪初“大上海”不同的建筑文化，它们同属上海市优秀历史保护建筑，都是上海近现代历史建筑的典型代表，其建筑风格都具有较高的历史、科学和艺术价值。从2003年上海音乐厅平移顶升工程到2017年玉佛禅寺大雄宝殿平移顶升工程已经历经14载，建筑物移位技术也在不断地更新升级[1-4]，本文通过2个建筑的移位技术比较来说明移位技术的发展变化。

1 简述

1.1 上海音乐厅

上海音乐厅（原名南京大戏院）位于上海市延安东路523号，建于1930年，建筑总体上以欧洲传统风格为主。上海音乐厅长48.76 m、宽27.56 m、高21 m，3层、局部4层结构。占地面积1 254 m2，建筑面积约3 000 m2。

音乐厅结构总体上为混合结构。舞台部分采用筏板基础，其余主要采用现浇钢筋混凝土单柱、多柱独立基础及现浇钢筋混凝土筏板基础。其中楼座两侧多柱独立基础下采用木方桩基础，楼座位置有2榀钢桁梁，跨度为21.5 m，梁高2.5 m。其他梁全部采用现浇钢筋混凝土结构，均为现浇楼板。观众席上方屋面采用彩钢板屋面和平瓦屋面，共计7榀三角形木屋架。石膏天花板上饰有精致的花纹，是文物保护的重点部位，其结构为悬挂结构。

根据规划要求，将音乐厅由现址斜向平移至原龙门路、宁海西路路口，2002年12月开始进行平移顶升施工，先顶升1.70 m，斜向平移66.46 m，再次顶升1.68 m，于2003年7月完工（图1、图2）。

图2 上海音乐厅新颜

1.2 玉佛禅寺——大雄宝殿

上海名刹——玉佛禅寺，位于上海市普陀区安远路170号，安远路江宁路口，主体建筑1918—1928年建成。大雄宝殿是玉佛禅寺中的主殿，单层建筑，其东西长5间，面阔为24 m，南北深6间，进深为18.34 m，建筑面积约440 m2，台基高0.96 m，脊高18.27 m。

大雄宝殿为砖木结构，整个台基曾经过修缮，新铺青色地砖，原磉石、鼓磴多数还保留着。承重结构均为抬梁式木构架，屋架为歇山式木构架。东、西山墙均采用实心黏土青砖砌筑，木结构主要采用抬梁式结构体系，在台基上筑础，立木柱，上施梁木方，梁上叠梁，逐级升高构成举架，举架向上支撑横向桁（檩），桁上架椽，椽上铺木望板，再苫背覆瓦。外围墙体主要采用黏土青砖砌筑，黏土青砖砌筑主要采用石灰混合砂浆，局部后砌黏土红砖采用水泥混合砂浆砌筑。大雄宝殿重点保护的是殿中央的三尊大佛、背面的观音和大型海岛壁塑、东西两侧的二十诸天像以及东西外墙镶嵌着的十八罗汉石刻像。

根据规划要求，大雄宝殿由现址向北平移30.66 m，顶升0.85 m（图3），于2017年5月开工，10月完工。

图3 大雄宝殿平移到位

2 技术分析与比较

我国的建筑物移位技术开始于20世纪80年代，自2000年以后，移位技术快速发展，经过近20 a的发展。如今该技术主要包含了五大关键技术：同步控制液压技术、结构托换技术、临时加固技术、实时监测技术、就位连接技术。这些技术在不断地实践探索过程中，逐步完善，也朝着更为可靠、安全、经济、绿色环保的方向发展。

2.1 同步控制液压技术

同步控制液压技术包含了同步控制系统和移位控制技术，同步控制系统是一整套设备系统，由液压系统、传感器、计算机控制系统等几个部分组成。液压系统通过传感器由计算机控制系统进行控制，可以全自动完成同步位移，实现力和位移控制、操作闭锁、过程显示、故障报警等多种功能。上海音乐厅是我国国内首次将PLC液压同步控制系统用在建筑物的平移顶升工程中的项目（表1）。

表1 同步控制系统的比较

移位控制技术是把同步控制系统应用在建筑结构施工上产生的技术，在移位技术中有同步平移和同步顶升作业2种功能。音乐厅采用的平移技术一直沿用至今，顶推后背的设计理念是其可活动性，解决滑道过长、顶推垫块过长产生的不安全及成本投入过大等问题，后背的形式由原来的钢牛腿变为了大雄宝殿的插销式顶推后背。音乐厅采用了4个顶推控制点，大雄宝殿采用了3个顶推控制点。

音乐厅平移顶升时采用了59台千斤顶和59个临时支撑形成顶升系统，形成顶—落—顶的循环作业，而落在临时支撑上时因压缩量不一致会使得上部结构产生附加内力，这也在监测过程中得到了验证，很多应变超过了300 με。该项目之后，PLC同步控制液压在桥梁顶升领域得到了极大的发展，同步顶升技术进行了2次大的技术升级改造：第1次是在2009年，在济南燕山立交顶升工程中成功采用了随动顶升技术，解决了混凝土临时支撑在顶升过程中不能跟踪保护的安全问题；在顶升高度不断增长的情况下，2012年，第2次升级改造在成都二环路双楠立交、红牌楼立交及交大立交顶升工程中成功采用了交替顶升技术，该技术实现了全过程主动顶升，没有降落在临时支撑上被动受力的过程，做到了顶升全过程不间断控制，解决了随动支撑压缩不均造成上部结构出现附加内力的问题。截至目前，PLC同步顶升交替控制技术是我国国内较先进、较安全的建筑物顶升技术。2015年，国内顶升高度最大的桥梁——厦门市台湾街跨线桥桥梁顶升工程（顶升高度为11.181 m）也使用了这项技术。大雄宝殿的顶升也是第一次将交替顶升技术用在了房屋结构的顶升施工中，使用了2组共92台千斤顶进行交替顶升，监测结果非常理想，累计顶升位移误差在2 mm，应变控制在100 με以内。

2.2 结构托换技术

结构托换技术包含了托换结构体系和托换滑动装置，托换结构体系含下托盘结构和上托盘结构，托换滑动装置有滚轴、滑块、液压悬浮千斤顶（图4、图5）、液压车等多种形式。

图4 音乐厅液压悬浮装置

图5 大雄宝殿液压悬浮装置

正常的房屋结构中，托换的部位一般为墙和柱，属于普通结构托换，在音乐厅的托换中，特殊部位是大厅转角楼梯，大雄宝殿特殊部位是佛台（表2）。

托换滑动装置既是托换体系的一部分，也是平移过程中的移动装置，同时也作为顶升的千斤顶，所以该装置的布置显得尤为重要，既要保证上托盘及建筑结构在托换中不产生较大的附加内力，又要解决空间位置问题，同时还要保证顶升过程中对所有千斤顶分组及控制的影响。音乐厅采用的是4个位移控制点，每个控制点（1组）的十多台千斤顶利用减压阀进行压力称重，该技术对每个千斤顶布置点的上部荷载进行了较为精确的称重，而后统一给每个千斤顶增加一个恒定的压力使得建筑被抬升，该技术称重繁琐，控制难度较大。大雄宝殿采用了12个位移控制点，每个控制点（1组）控制2～6台千斤顶，每组千斤顶内部联通自平衡，该技术控制难度较低，但前期计算及分组需要准确。

表2 结构托换技术的比较

2.3 临时加固技术

加固首先要严格遵守“不改变文物现状”的原则，同时要保证在平移顶升作业时的安全原则，在托盘施工及其他所有的结构施工中都体现了这2个原则，临时加固技术主要针对建筑本体加固，而如何把保护和结构加固有机地结合起来成为了难点。

音乐厅和大雄宝殿同属于优秀历史保护建筑，历史较长，都具有室内结构空旷、空间刚度较差的特点，同时因多年的侵蚀、腐蚀、虫蛀、沉降等，结构本身较为脆弱，移位前的临时加固是必要的。在减少对建筑装饰的损坏、弱化，直接对结构进行加固的原则下，采取了与既有结构柔性点接触的空间轻型钢结构加固，将大空间四周松散的结构连为整体，大大增加了结构的整体性和抗振安全性。音乐厅和大雄宝殿不同的地方在于一个是混合结构，另一个是砖木结构，前者采用节点板焊接，后者采用了螺栓拼装连接，同时音乐厅墙体的外侧也进行了钢结构“捆绑式”加固。

2.4 实时监测技术

平移顶升施工是一个动态的施工过程，伴随着建筑荷载的几次转移，可能发生变化的参数包括基础沉降、既有结构裂缝、应力应变、房屋姿态、顶推及顶升加速度等。上述量值的变化幅度直接影响到平移顶升的安全，如何及时掌握这些数据并进行汇总分析，对平移顶升工作具有重要的指导意义。

随着监测设备及仪器的更新换代，监测技术也随之发展，音乐厅主要针对平移顶升期间托盘结构的应力应变进行了实时监测。而在大雄宝殿的施工中，实时监测包含了柱及托盘结构的应力应变监测、水准监测、佛像及木柱倾斜监测、榫卯节点移位激光监测等，同时进行了托换、平移、顶升期间的加速度监测。

2.5 就位连接技术

建筑移位到新址后，建筑结构需连接新基础，上海音乐厅直接采用了砖墙对砖墙、劲性混凝土柱对钢筋混凝土柱的连接方式，连接前将上托盘梁切割拆除；大雄宝殿采用了组合隔震技术，原上托盘结构保留作为结构底板，在底板下部安装抗震支座和阻尼器。

3 新技术的应用

大雄宝殿的平移和顶升把一些新的技术应用在了项目中，特别是互联网技术。在顶升平移施工中，将平移顶升控制系统、三维扫描立体成像技术、实时监测技术整体与互联网技术进行了结合，形成了互联网＋远程监控平台技术。该技术让所有人通过互联网都能随时随地观看大雄宝殿的平移和顶升，它预示着经过十几年的发展，平移顶升技术已逐步走向成熟，也体现了一种技术自信。

4 结语

从上海音乐厅到玉佛禅寺大雄宝殿的平移顶升历经14载，建筑物移位技术得到了极大的发展，实现了该技术的智能化，互联互通，也得到了社会的认可。它解决了文物及优秀历史建筑保护和城市建设中的一大矛盾，既保护了建筑，传承了文化，又使得城市不断更新，它是两者兼得的一种有效技术措施。同时我们也应该承认该技术还有其不足之处，设计、施工及验收规范还不完整，设备系统还没形成标准等，这有待我们不断地去完善。