建筑物平移-老舊建筑加固技術(shù)的創(chuàng)新實(shí)踐

在創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)下，建筑不再僅僅只是遮蔽風(fēng)雨的物理空間，而是成為承載技術(shù)進(jìn)步、節(jié)能減排與文化延續(xù)的重要載體。

當(dāng)我們還在用“磚瓦水泥”來定義建筑時(shí)，這個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)悄然煥新。一棟30層的高樓，12個(gè)月就能完工；一座重達(dá)6000噸的歷史建筑，56天內(nèi)平移76米；632米的高層大廈，每年減少碳排放2.5萬噸……這些看似奇跡的成就，正是中國(guó)建筑土木行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的真實(shí)寫照。

像“搭積木”一樣建造新房子

裝配式建筑，堪稱建筑領(lǐng)域的“工業(yè)革命”，將施工現(xiàn)場(chǎng)變成了“總裝車間”。這種建造方式如同搭積木，將梁、板、柱、墻等構(gòu)件在工廠預(yù)制完成，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)只需拼裝組合。裝配式建筑是建筑工業(yè)化的重要體現(xiàn)，不僅減少了現(xiàn)場(chǎng)施工的復(fù)雜性，還提升了建筑的標(biāo)準(zhǔn)化和可重復(fù)性。

這種模式不僅適用于住宅建筑，也廣泛應(yīng)用于商業(yè)和公共建筑領(lǐng)域。通過預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，裝配式建筑能夠有效降低施工成本、縮短工期，同時(shí)提高建筑質(zhì)量。裝配式建筑可分為混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)三大體系?；炷裂b配式建筑如同“樂高積木”，采用預(yù)制的混凝土構(gòu)件，具有防火性好、耐久性強(qiáng)的特點(diǎn)，適合住宅、辦公樓等大部分建筑類型。鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑則采用鋼梁、鋼柱等構(gòu)件，其強(qiáng)度高、重量輕、施工速度快，特別適合大跨度建筑和超高層建筑。木結(jié)構(gòu)裝配式建筑則是“回歸自然”的代表，環(huán)保可再生，保溫隔熱性能優(yōu)異，常見于低層住宅和景觀建筑。

以上海寶業(yè)集團(tuán)打造的青浦保障房項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目采用裝配式建造方式，預(yù)制率高達(dá)40%，工期比傳統(tǒng)方式縮短30%，建筑垃圾減少70%，現(xiàn)場(chǎng)施工人員減少50%。項(xiàng)目采用BIM（建筑信息模型）技術(shù)進(jìn)行全過程管理，每個(gè)構(gòu)件都擁有專屬“身份證”，通過二維碼即可查詢生產(chǎn)過程、運(yùn)輸狀態(tài)、安裝位置等全部信息。

工廠機(jī)械化生產(chǎn)使構(gòu)件精度達(dá)到毫米級(jí)，強(qiáng)度和防水性等指標(biāo)統(tǒng)一可控。零界科技集團(tuán)作為全球綠色裝配式建筑一站式交付服務(wù)商，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)建筑裝配率達(dá)90%以上的技術(shù)，大幅減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間和環(huán)境影響。通過智能工廠自動(dòng)化生產(chǎn)及AI大模型，方案生成效率提升17倍，訂單準(zhǔn)時(shí)交付率達(dá)98%。

集團(tuán)已獲得10余個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家住宅產(chǎn)品認(rèn)證，確保產(chǎn)品符合各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求。裝配式技術(shù)現(xiàn)已滲透到各個(gè)領(lǐng)域：中建三局自主研發(fā)的新型模塊化衛(wèi)浴憑借“工廠預(yù)制+現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)”，僅4天即可完成一套組裝，大幅縮短工期；安徽建科在合肥市瑤海區(qū)明光路街道的危房翻建項(xiàng)目中，創(chuàng)新性地運(yùn)用了裝配式建造技術(shù)，改善了居民居住條件。

政策的持續(xù)驅(qū)動(dòng)是裝配式建筑快速發(fā)展的重要引擎。從2016年《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》奠定技術(shù)路線圖，到2022年《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》設(shè)定“占比30%以上”的硬性指標(biāo)，國(guó)家層面通過清晰的政策信號(hào)，為行業(yè)指明了發(fā)展方向并注入了確定性。

當(dāng)然，裝配式建筑的發(fā)展也面臨諸多挑戰(zhàn)，例如，預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)設(shè)施建設(shè)和技術(shù)研發(fā)投入較高，在一定程度上限制了其在中小型項(xiàng)目中的應(yīng)用，其在設(shè)計(jì)適配性、構(gòu)件生產(chǎn)和運(yùn)輸難度以及現(xiàn)場(chǎng)安裝協(xié)調(diào)性等方面仍存在技術(shù)瓶頸。

此外，與傳統(tǒng)建筑相比，裝配式建筑在復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和多樣化需求的適應(yīng)性上仍需進(jìn)一步提升。盡管裝配式建筑具有節(jié)能環(huán)保和施工效率高的優(yōu)勢(shì)，但建筑行業(yè)對(duì)傳統(tǒng)施工方式的依賴性較強(qiáng)，許多建筑工人對(duì)裝配式建筑的施工技術(shù)不夠熟悉，需要花費(fèi)時(shí)間和精力去學(xué)習(xí)和適應(yīng)。公眾對(duì)裝配式建筑的質(zhì)量和美觀度仍存在疑慮，這在一定程度上也影響了其推廣速度。裝配式建筑的推廣需要完整的產(chǎn)業(yè)鏈支持，包括預(yù)制構(gòu)件的規(guī)?；a(chǎn)、物流運(yùn)輸和施工安裝的協(xié)同配合。

目前，我國(guó)在這些方面的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?；饺杂写岣?。通過針對(duì)性的對(duì)策和持續(xù)的投入，裝配式建筑有望在未來成為建筑行業(yè)的重要發(fā)展方向，推動(dòng)建筑業(yè)向綠色、高效和智能轉(zhuǎn)型。

老舊建筑加固技術(shù)的創(chuàng)新實(shí)踐

在新建建筑不斷向工業(yè)化和智能化發(fā)展的同時(shí)，城中的老舊建筑該如何應(yīng)對(duì)？

隨著歲月流逝，這些建筑由于年代久遠(yuǎn)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低或使用功能更改等原因，面臨安全隱患與使用功能不足的問題。如果全部拆除重建，不僅經(jīng)濟(jì)性差，還會(huì)產(chǎn)生大量的建筑垃圾，不符合可持續(xù)發(fā)展的要求。此外，這些老舊建筑中還不乏很多因其蘊(yùn)含著深厚的歷史文化價(jià)值而無法輕易拆除。此時(shí)，專業(yè)的加固與改造技術(shù)成為延長(zhǎng)建筑壽命、保障安全、讓歷史與現(xiàn)代和諧共存的關(guān)鍵手段。

我國(guó)的建筑加固改造最早是從防震開始的。1966年邢臺(tái)地震后，人們發(fā)現(xiàn)用鋼絲繩簡(jiǎn)單拉結(jié)的房屋更加抗震，從此開啟了建筑抗震鑒定與加固的歷程。經(jīng)歷了60年代的起步、70-90年代的規(guī)范建立，到2008年汶川地震后國(guó)家大力推進(jìn)校舍加固，再到2021年《既有建筑鑒定與加固通用規(guī)范》等新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，我國(guó)的建筑加固已經(jīng)從單純的“保安全”，發(fā)展到安全、綠色、節(jié)能、低碳等多目標(biāo)綜合提升。

就像人需要做體檢一樣，建筑也要做“結(jié)構(gòu)體檢”，其主要包括兩種：安全性鑒定，即檢查建筑在常規(guī)荷載（如自重、使用荷載）下是否安全；抗震鑒定，通俗而言就是檢查地震來了房子會(huì)不會(huì)倒。目前我國(guó)已經(jīng)形成了從構(gòu)件到樓層再到整棟樓的分級(jí)鑒定體系，就像醫(yī)生先檢查每個(gè)器官，再判斷整個(gè)人是否健康一樣。通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)調(diào)查，再采用設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)算，用科學(xué)的量化方法明確房屋的加固改造需求。

在建筑結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域，多種加固方法被廣泛應(yīng)用，以提升結(jié)構(gòu)的承載能力、抗震性能及使用壽命。工程師們會(huì)采用一系列精準(zhǔn)的“康復(fù)方案”，讓建筑重獲新生。這些技術(shù)各具特色，猶如一套完整的“建筑康復(fù)工具箱”。其中，加大截面加固法是最直接的方式。例如混凝土柱，就如同為柱子進(jìn)行“肌肉訓(xùn)練”，通過在原有混凝土柱的單側(cè)、兩側(cè)或四周外包新的混凝土和鋼筋，有效增大柱子的截面面積和配筋量。經(jīng)過這樣的“增肌”處理，柱子的承載能力、強(qiáng)度和剛度都能得到顯著提升，從而滿足更高的使用要求。

置換混凝土加固法則類似于精準(zhǔn)施治的“外科手術(shù)”。當(dāng)混凝土構(gòu)件局部出現(xiàn)破損時(shí)，工程師會(huì)像外科醫(yī)生一樣，精準(zhǔn)鑿除受損部位直至密實(shí)結(jié)構(gòu)，然后澆灌強(qiáng)度更高的新混凝土，新舊部分緊密黏結(jié)，合為一體，這種“新陳代謝”使得新舊混凝土共同工作，讓構(gòu)件恢復(fù)健康狀態(tài)。

外包鋼加固法是為構(gòu)件穿上“鋼鐵護(hù)甲”。通過在構(gòu)件外圍包裹型鋼或鋼板，并采用綴板連接，形成堅(jiān)固的約束，大幅提高構(gòu)件的強(qiáng)度和變形能力，猶如為構(gòu)件披上了一層堅(jiān)固的防護(hù)外衣。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP）加固法代表了現(xiàn)代材料的智慧。以碳纖維布為例，它們輕如羽翼卻堅(jiān)如鋼鐵，還具有優(yōu)異的耐腐蝕性。施工時(shí)，像用繃帶包扎傷口一樣，將碳纖維布橫向包裹在混凝土構(gòu)件外，形成強(qiáng)有力的約束，使內(nèi)部的混凝土處于三向受壓的有利狀態(tài)，即使在承受極大壓力時(shí)也能保持良好的變形能力。

改變結(jié)構(gòu)傳力體系是一種四兩撥千斤的“力學(xué)魔法”。通過宏觀上增設(shè)剪力墻、斜撐等抗側(cè)力構(gòu)件，巧妙改變地震力的傳遞路徑，就像為建筑搭建了一個(gè)“能量分流系統(tǒng)”，讓新增構(gòu)件承擔(dān)絕大部分地震能量，從而保護(hù)原有主體結(jié)構(gòu)，減少其變形和損壞。

消能減震技術(shù)則如同給建筑安裝了“智能減震器”。通過在結(jié)構(gòu)中安裝阻尼器等消能裝置，在地震來臨時(shí)，這些裝置會(huì)率先吸收和消耗能量，化解地震沖擊，讓建筑搖晃得更溫和，確保主體結(jié)構(gòu)安然無恙，特別適用于醫(yī)院、學(xué)校等重要公共建筑。

地基加固也是老舊建筑改造的關(guān)鍵技術(shù)之一。地基下沉堪稱建筑的“隱形殺手”。傳統(tǒng)加固方法主要有注漿加固法、靜壓樁加固法和擴(kuò)大基礎(chǔ)底面法。近年來出現(xiàn)的無損地基沉降修復(fù)技術(shù)代表了行業(yè)新方向，這種技術(shù)采用微孔工藝，利用小型化設(shè)備將新型特種復(fù)合材料注入軟弱地基，材料與土體秒級(jí)速凝固結(jié)，形成高強(qiáng)度、防滲水的固結(jié)體。

值得一提的還有建筑物平移技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)⒄麠澖ㄖ脑芬苿?dòng)到新位置，完美平衡城市建設(shè)與歷史保護(hù)的需求。2025年6月7日，上海張園華嚴(yán)里石庫(kù)門建筑群完成國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的組團(tuán)式平移工程——3棟總重7500噸的歷史建筑，以日均10米速度“行走”19天精準(zhǔn)歸位。

被平移的建筑群始建于上世紀(jì)20-30年代，由3棟立貼式磚木結(jié)構(gòu)建筑組成，總建筑面積4030平方米，是目前國(guó)內(nèi)體量最大的組團(tuán)式石庫(kù)門建筑群歸位工程。工程團(tuán)隊(duì)采用432個(gè)步履行走器，這些裝置如同給建筑裝上了可以交替邁步的“腳”，托起整個(gè)建筑群，讓7500噸的龐然大物平穩(wěn)移動(dòng)。僅靠這些“腳”還不夠，為保護(hù)老建筑脆弱本體，施工前團(tuán)隊(duì)就通過計(jì)算機(jī)模擬，精準(zhǔn)鎖定結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)，在外圍加裝大量鋼梁加固。430多組設(shè)備，每組都需精心安裝調(diào)試，任何一只“腳”的失誤都可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

此舉為張園5.3萬平方米地下空間開發(fā)掃清障礙，未來將終結(jié)軌交2/12/13號(hào)線南京西路站長(zhǎng)達(dá)十余年的“站外換乘”困局。該項(xiàng)技術(shù)不僅讓老建筑“延年益壽”，更以智慧化的方式推動(dòng)城市更新，讓歷史與現(xiàn)代和諧共存。

會(huì)呼吸的綠色智慧體

一座摩天大樓不僅能遮風(fēng)擋雨，還能像森林一樣呼吸，像向日葵一樣追逐陽(yáng)光，甚至每年減少數(shù)萬噸碳排放。這就是綠色建筑技術(shù)創(chuàng)造的現(xiàn)實(shí)奇跡。

綠色建筑的核心在于其“被動(dòng)式設(shè)計(jì)”，就好比給建筑穿上了一件“智能外套”。例如高達(dá)632米的上海中心大廈，其創(chuàng)新的雙層透明幕墻系統(tǒng)猶如一個(gè)巨大的透明保溫杯，內(nèi)外幕墻之間的空中中庭形成了溫度緩沖區(qū)，冬季保存熱量，夏季阻隔酷熱，使得采暖和制冷的能耗比傳統(tǒng)單層幕墻建筑降低了驚人的50%。

這件“智能外套”還經(jīng)過精密計(jì)算呈120度螺旋上升形態(tài)，不僅塑造出優(yōu)美的天際線，更有效化解了高空風(fēng)荷載，減少了風(fēng)阻帶來的結(jié)構(gòu)壓力，節(jié)省了約3.5億元的建造成本。在大廈內(nèi)部，24個(gè)“空中花園”散布在不同樓層，不僅為使用者提供了親近自然的休憩空間，更形成了一個(gè)立體的生態(tài)環(huán)境，幫助調(diào)節(jié)室內(nèi)微氣候。在其頂部，270臺(tái)垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用高空強(qiáng)勁的風(fēng)力發(fā)電，年發(fā)電量可達(dá)119萬千瓦時(shí)，足以滿足整個(gè)外部照明系統(tǒng)的需求。

同時(shí)，大廈的冷卻系統(tǒng)從黃浦江取水，通過熱交換后返還，比傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)節(jié)省了整整75%的能源消耗。該大廈還擁有一套完善的雨水收集和中水回收系統(tǒng)，能夠收集雨水和回收中水，用于沖洗、冷卻和灌溉等非飲用用途。其中非傳統(tǒng)水源利用率達(dá)到25%，每年節(jié)水可達(dá)25萬噸，相當(dāng)于150個(gè)標(biāo)準(zhǔn)游泳池的蓄水量。

另外，在該大廈內(nèi)，一個(gè)集成了50000個(gè)傳感器的智能系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控著能源消耗、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。這個(gè)“數(shù)字大腦”能夠自動(dòng)優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，根據(jù)人流量調(diào)節(jié)照明和溫濕度，每年節(jié)省的能源成本超過1900萬元。這些創(chuàng)新技術(shù)使得上海中心大廈獲得了LEED鉑金級(jí)認(rèn)證，成為中國(guó)綠色超高層建筑的典范。它不僅是一座建筑，更是一個(gè)綠色科技的展示平臺(tái)。

上海中心大廈

綠色建筑的創(chuàng)新不止于新建項(xiàng)目，老舊建筑的改造同樣蘊(yùn)含著巨大的綠色潛力。浙江工業(yè)大學(xué)西配樓的改造工程就是一個(gè)生動(dòng)的例子。這座擁有40年歷史的建筑通過“結(jié)構(gòu)加固+超低能耗改造+可再生能源替代+智慧運(yùn)維”的綜合改造，成功轉(zhuǎn)型為零碳建筑。項(xiàng)目集成了屋頂光伏、幕墻光伏和儲(chǔ)能技術(shù)，構(gòu)建了高效的清潔能源微網(wǎng)系統(tǒng)，成為綠色改造的標(biāo)桿之作。

從雙層幕墻的設(shè)計(jì)專利到能源管理系統(tǒng)的軟件著作權(quán)，從特殊材料的配方專利到施工方法的工藝專利，綠色建筑正在從一個(gè)個(gè)創(chuàng)新案例發(fā)展為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從先鋒理念轉(zhuǎn)變?yōu)槠毡閷?shí)踐。它們不僅減少了環(huán)境污染，降低了運(yùn)營(yíng)成本，更重要的是為使用者創(chuàng)造了更健康、更舒適的生活工作環(huán)境。研究表明，在綠色建筑中工作的人員生產(chǎn)效率提升可達(dá)10～15%，病假率降低約30%。

在創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)下，建筑不再僅僅只是遮蔽風(fēng)雨的物理空間，而是成為承載技術(shù)進(jìn)步、節(jié)能減排與文化延續(xù)的重要載體。讓我們期待將來有更多的創(chuàng)新技術(shù)落地于建筑中，使其更合理地融入自然生態(tài)，更好地服務(wù)人類生活，真正實(shí)現(xiàn)人與環(huán)境的和諧共生。（作者單位：國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心）

（文章來源：《創(chuàng)意世界》2025年12月號(hào)）

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編校：苑寶平，審讀：郭麗

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