发布日期：2024-03-25 来源: 网络 阅读量（ ）
半岛官网密云区西田各庄镇，田野边宽敞的大院子，是北京市文物古建公司的一处基地。这处基地占地7800平方米，其中藏着不少“文物”宝贝，不仅有各种古色古香的亭台楼阁、雕梁画柱，甚至还有一段长城砖墙，一些木结构上还装上了密密麻麻的传感器和各色线路半岛。 “基地内的建筑都是仿建的，主要用来进行文物修复与预防性保护的科研课题的数据采集。去年，基地被北京市文物局授牌为北京木结构古建筑保护科研与实验基地。”基地负责人李福文介绍，不少文物修复的新技术目前正在这里开展试验。 走进院内半岛，最先进入视线的是一小段“长城”城墙，高约3米，长度约5米，墙面略有些斑驳，一些地方还有浅浅的白色粉笔标记。“这是仿照密云明代长城特制的一小段模型，砌砖的材料以及技艺都尽量还原。”李福文说。 即便是砖石垒就，长城也会生病。“比如山体的自然沉降、风霜雨水的侵袭、温湿度的变化、植被根系生长、白蚁蛀虫啃噬等，都可能造成长城的损伤，形成空鼓、塌陷等病害。大规模的变形，可以通过遥感技术和无人机来发现，局部的形状变化可以采用三维激光扫描等技术进行分析判断，但如果是深藏在内部正在生长的病害，是很难从外表看出的。如果能提前定位并识别出来，进行预防性保护，就能避免更大的破坏和损伤。”来自北京工业大学的钱威说，这就需要给长城做一个“CT”检查。 给长城做“CT”？听起来难度不小。“其实用的就是现代建筑业中经常会使用到的探地雷达设备。”钱威解释说，这个技术已经普遍应用于道路、桥梁的病害检测，它能够利用高频电磁波的反射来探测建筑的内部情况。“有了探地雷达的辅助，可以对长城病害的范围、类型进行识别，为后续的保护和修缮工作提供数据参考。目前我们正在对这项技术在长城上的应用进行探索。” 自“长城”处再向内走，还矗立着不少木建筑，这里也正在进行一项颇有意思的试验——利用碳纤维对古建筑进行加固。 说起碳纤维，很多人并不陌生。这是一种力学性能非常优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，但抗拉强度却是钢的7至9倍，被广泛应用于航空航天、汽车半岛、建筑等领域。 北京地区古建筑大多是木结构为主，相比于传统铁箍加固的方式，轻便结实价廉的碳纤维布效果更佳。“不过，这一方法弊端也很明显半岛，使用时需要像包扎伤口一样包很多圈，不仅看着丑，还会遮挡住建筑本身的模样。”钱威说，保留住建筑本身的细节是非常重要的，很多木构件的细微之处蕴含着宝贵的信息。 既要保证加固效果，又要兼顾细节与美观，研究人员进行了一次大胆尝试——给木构件做“手术”，以微创的形式向内部植入碳纤维板。“我们在基地内搭建了一处清式硬山建筑足尺模型，在它的大梁上进行实验。”钱威解释说，先在木梁的底部开一个小小的槽半岛，注入胶，再向内植入碳纤维板，以性状相近的木条嵌入封口。经过这次“微创”手术，大梁内部有了一根非常结实的“筋”，从外观上基本看不出差别，力学性能却有了很大的改变。 植入了碳纤维板的木梁，承重到底如何？“确实提升了不少。我们请来工人帮助科研团队进行了测试，在古建本身的基础重量之上，又将近十吨的沙袋单独摊放到大梁之上，承重没有问题。”李福文介绍说。 在木梁的承重实验中，智能监测系统发挥了至关重要的作用。就在这座清代建筑模型的木梁之上，镶嵌着密密麻麻的传感器和各种颜色的线路，它们共同形成了一个智能监测系统，方便研究人员对建筑的各项数据进行实时观察。“术后”木梁性能如何，从数据上就能一目了然。 “在我们的课题研究中，数字化技术支撑是非常重要的。这些传感器能够直观地告诉我们不同位置受力和形变的情况，从而判断古建安全的警戒值。”钱威说。 今年，基地的多项研究还将继续开展新的实验。钱威透露，接下来研究团队即将引入一套新的监测设备，并且在旁边的另一根梁上再进行一次“微创”手术植入碳纤维板，两边进行比较。“新的设备主要是灵敏度会再提升，一方面看看两套监测设备的差别，另外还要再对填充胶的比例和种类进行新的尝试。”本报记者 王可心
