建筑物平移-老舊建筑加固技術的創(chuàng)新實踐

在創(chuàng)新驅動下，建筑不再僅僅只是遮蔽風雨的物理空間，而是成為承載技術進步、節(jié)能減排與文化延續(xù)的重要載體。

當我們還在用“磚瓦水泥”來定義建筑時，這個傳統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)悄然煥新。一棟30層的高樓，12個月就能完工；一座重達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，正是中國建筑土木行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的真實寫照。

像“搭積木”一樣建造新房子

裝配式建筑，堪稱建筑領域的“工業(yè)革命”，將施工現(xiàn)場變成了“總裝車間”。這種建造方式如同搭積木，將梁、板、柱、墻等構件在工廠預制完成，運到現(xiàn)場只需拼裝組合。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)場施工的復雜性，還提升了建筑的標準化和可重復性。

這種模式不僅適用于住宅建筑，也廣泛應用于商業(yè)和公共建筑領域。通過預制構件的標準化生產(chǎn)，裝配式建筑能夠有效降低施工成本、縮短工期，同時提高建筑質量。裝配式建筑可分為混凝土結構、鋼結構和木結構三大體系?；炷裂b配式建筑如同“樂高積木”，采用預制的混凝土構件，具有防火性好、耐久性強的特點，適合住宅、辦公樓等大部分建筑類型。鋼結構裝配式建筑則采用鋼梁、鋼柱等構件，其強度高、重量輕、施工速度快，特別適合大跨度建筑和超高層建筑。木結構裝配式建筑則是“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)集團打造的青浦保障房項目為例，該項目采用裝配式建造方式，預制率高達40%，工期比傳統(tǒng)方式縮短30%，建筑垃圾減少70%，現(xiàn)場施工人員減少50%。項目采用BIM（建筑信息模型）技術進行全過程管理，每個構件都擁有專屬“身份證”，通過二維碼即可查詢生產(chǎn)過程、運輸狀態(tài)、安裝位置等全部信息。

工廠機械化生產(chǎn)使構件精度達到毫米級，強度和防水性等指標統(tǒng)一可控。零界科技集團作為全球綠色裝配式建筑一站式交付服務商，現(xiàn)已實現(xiàn)建筑裝配率達90%以上的技術，大幅減少現(xiàn)場作業(yè)時間和環(huán)境影響。通過智能工廠自動化生產(chǎn)及AI大模型，方案生成效率提升17倍，訂單準時交付率達98%。

集團已獲得10余個發(fā)達國家住宅產(chǎn)品認證，確保產(chǎn)品符合各國標準要求。裝配式技術現(xiàn)已滲透到各個領域：中建三局自主研發(fā)的新型模塊化衛(wèi)浴憑借“工廠預制+現(xiàn)場作業(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目中，創(chuàng)新性地運用了裝配式建造技術，改善了居民居住條件。

政策的持續(xù)驅動是裝配式建筑快速發(fā)展的重要引擎。從2016年《關于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》奠定技術路線圖，到2022年《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》設定“占比30%以上”的硬性指標，國家層面通過清晰的政策信號，為行業(yè)指明了發(fā)展方向并注入了確定性。

當然，裝配式建筑的發(fā)展也面臨諸多挑戰(zhàn)，例如，預制構件的生產(chǎn)設施建設和技術研發(fā)投入較高，在一定程度上限制了其在中小型項目中的應用，其在設計適配性、構件生產(chǎn)和運輸難度以及現(xiàn)場安裝協(xié)調性等方面仍存在技術瓶頸。

此外，與傳統(tǒng)建筑相比，裝配式建筑在復雜結構設計和多樣化需求的適應性上仍需進一步提升。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，但建筑行業(yè)對傳統(tǒng)施工方式的依賴性較強，許多建筑工人對裝配式建筑的施工技術不夠熟悉，需要花費時間和精力去學習和適應。公眾對裝配式建筑的質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，包括預制構件的規(guī)?；a(chǎn)、物流運輸和施工安裝的協(xié)同配合。

目前，我國在這些方面的標準化和規(guī)模化水平仍有待提高。通過針對性的對策和持續(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，推動建筑業(yè)向綠色、高效和智能轉型。

老舊建筑加固技術的創(chuàng)新實踐

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

隨著歲月流逝，這些建筑由于年代久遠、設計標準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)濟性差，還會產(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含著深厚的歷史文化價值而無法輕易拆除。此時，專業(yè)的加固與改造技術成為延長建筑壽命、保障安全、讓歷史與現(xiàn)代和諧共存的關鍵手段。

我國的建筑加固改造最早是從防震開始的。1966年邢臺地震后，人們發(fā)現(xiàn)用鋼絲繩簡單拉結的房屋更加抗震，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年汶川地震后國家大力推進校舍加固，再到2021年《既有建筑鑒定與加固通用規(guī)范》等新標準實施，我國的建筑加固已經(jīng)從單純的“保安全”，發(fā)展到安全、綠色、節(jié)能、低碳等多目標綜合提升。

就像人需要做體檢一樣，建筑也要做“結構體檢”，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不會倒。目前我國已經(jīng)形成了從構件到樓層再到整棟樓的分級鑒定體系，就像醫(yī)生先檢查每個器官，再判斷整個人是否健康一樣。通過現(xiàn)場檢測調查，再采用設計規(guī)范進行驗算，用科學的量化方法明確房屋的加固改造需求。

在建筑結構加固領域，多種加固方法被廣泛應用，以提升結構的承載能力、抗震性能及使用壽命。工程師們會采用一系列精準的“康復方案”，讓建筑重獲新生。這些技術各具特色，猶如一套完整的“建筑康復工具箱”。其中，加大截面加固法是最直接的方式。例如混凝土柱，就如同為柱子進行“肌肉訓練”，通過在原有混凝土柱的單側、兩側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施治的“外科手術”。當混凝土構件局部出現(xiàn)破損時，工程師會像外科醫(yī)生一樣，精準鑿除受損部位直至密實結構，然后澆灌強度更高的新混凝土，新舊部分緊密黏結，合為一體，這種“新陳代謝”使得新舊混凝土共同工作，讓構件恢復健康狀態(tài)。

外包鋼加固法是為構件穿上“鋼鐵護甲”。通過在構件外圍包裹型鋼或鋼板，并采用綴板連接，形成堅固的約束，大幅提高構件的強度和變形能力，猶如為構件披上了一層堅固的防護外衣。纖維增強復合材料（FRP）加固法代表了現(xiàn)代材料的智慧。以碳纖維布為例，它們輕如羽翼卻堅如鋼鐵，還具有優(yōu)異的耐腐蝕性。施工時，像用繃帶包扎傷口一樣，將碳纖維布橫向包裹在混凝土構件外，形成強有力的約束，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也能保持良好的變形能力。

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

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

地基加固也是老舊建筑改造的關鍵技術之一。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、靜壓樁加固法和擴大基礎底面法。近年來出現(xiàn)的無損地基沉降修復技術代表了行業(yè)新方向，這種技術采用微孔工藝，利用小型化設備將新型特種復合材料注入軟弱地基，材料與土體秒級速凝固結，形成高強度、防滲水的固結體。

值得一提的還有建筑物平移技術，這項技術能夠將整棟建筑從原址移動到新位置，完美平衡城市建設與歷史保護的需求。2025年6月7日，上海張園華嚴里石庫門建筑群完成國內(nèi)規(guī)模最大的組團式平移工程——3棟總重7500噸的歷史建筑，以日均10米速度“行走”19天精準歸位。

被平移的建筑群始建于上世紀20-30年代，由3棟立貼式磚木結構建筑組成，總建筑面積4030平方米，是目前國內(nèi)體量最大的組團式石庫門建筑群歸位工程。工程團隊采用432個步履行走器，這些裝置如同給建筑裝上了可以交替邁步的“腳”，托起整個建筑群，讓7500噸的龐然大物平穩(wěn)移動。僅靠這些“腳”還不夠，為保護老建筑脆弱本體，施工前團隊就通過計算機模擬，精準鎖定結構薄弱點，在外圍加裝大量鋼梁加固。430多組設備，每組都需精心安裝調試，任何一只“腳”的失誤都可能導致嚴重后果。

此舉為張園5.3萬平方米地下空間開發(fā)掃清障礙，未來將終結軌交2/12/13號線南京西路站長達十余年的“站外換乘”困局。該項技術不僅讓老建筑“延年益壽”，更以智慧化的方式推動城市更新，讓歷史與現(xiàn)代和諧共存。

會呼吸的綠色智慧體

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

綠色建筑的核心在于其“被動式設計”，就好比給建筑穿上了一件“智能外套”。例如高達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荷載，減少了風阻帶來的結構壓力，節(jié)省了約3.5億元的建造成本。在大廈內(nèi)部，24個“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，更形成了一個立體的生態(tài)環(huán)境，幫助調節(jié)室內(nèi)微氣候。在其頂部，270臺垂直風力發(fā)電機利用高空強勁的風力發(fā)電，年發(fā)電量可達119萬千瓦時，足以滿足整個外部照明系統(tǒng)的需求。

同時，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)水源利用率達到25%，每年節(jié)水可達25萬噸，相當于150個標準游泳池的蓄水量。

另外，在該大廈內(nèi)，一個集成了50000個傳感器的智能系統(tǒng)實時監(jiān)控著能源消耗、室內(nèi)環(huán)境質量和設備運行狀態(tài)。這個“數(shù)字大腦”能夠自動優(yōu)化設備運行參數(shù)，根據(jù)人流量調節(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)新技術使得上海中心大廈獲得了LEED鉑金級認證，成為中國綠色超高層建筑的典范。它不僅是一座建筑，更是一個綠色科技的展示平臺。

上海中心大廈

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

從雙層幕墻的設計專利到能源管理系統(tǒng)的軟件著作權，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個創(chuàng)新案例發(fā)展為行業(yè)標準，從先鋒理念轉變?yōu)槠毡閷嵺`。它們不僅減少了環(huán)境污染，降低了運營成本，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10～15%，病假率降低約30%。

在創(chuàng)新驅動下，建筑不再僅僅只是遮蔽風雨的物理空間，而是成為承載技術進步、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)新技術落地于建筑中，使其更合理地融入自然生態(tài)，更好地服務人類生活，真正實現(xiàn)人與環(huán)境的和諧共生。（作者單位：國家知識產(chǎn)權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）

01

微店訂閱

請掃左側雜志微店二維碼訂閱或點擊下方小程序鏈接購買。

02

郵局訂閱

各地郵局均可訂閱，郵發(fā)代號：2-652。亦可掃左側“中國郵政微商城”二維碼訂閱。

03

報社訂閱

請匯款至以下賬戶，并將匯款憑證發(fā)至本刊通聯(lián)發(fā)行部。

開戶銀行：中國工商銀行北京海淀區(qū)北太平莊支行

戶名：中國知識產(chǎn)權報社

賬號：0200010009014482891

通聯(lián)發(fā)行部熱線：010-82034385、010-82034281（傳真）

【點擊下方小程序購買本期雜志】

編校：苑寶平，審讀：郭麗

/ / / /

/ / /

/ /

/ / /

/ / /