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走近文物建筑结构检测:科学“体检”,为古建安全保驾护航


时间:2022-05-02  来源:  作者:  点击次数:


中新网北京5月2日电(许婧)方院四周水声潺潺,琉璃牌楼环绕正中大殿。五一假期,关闭十多天的北海公园标志性景观——小西天极乐世界综合体(简称“小西天综合体”)重新向公众开放,迎接游客。

已有52年历史的小西天建筑群完成了建成以来的首次文物结构安全检查。预计今年6月,负责此次考察的北京市考古研究所将完成考察报告,北海公园将以此为重要依据,进一步完善修缮方案,并上报北京市文物局和国家文物局。

图为小西天极乐世界建筑群外围的琉璃牌楼。 徐婧 摄

图为小西天极乐世界建筑群外围的琉璃牌楼。许婧

防在治前,古迹“体检”必要可行

003010明确要加强文物古迹保护,提高预防性保护能力。“十四五”期间,基本实现了全国重点文物保护单位由抢救性保护向预防性保护的转变。培育预防性保护机构,支持有能力的科研机构参与预防性保护。

北京有许多文物古迹。如何以预防性的方式保护这些古建筑?近日,记者来到小西天,“观看”了这座建筑群250多年来的首次全面结构安全检查。

哮天极乐世界建筑群是全国重点文物保护单位北海和团城的重要组成部分。位于北海公园西北角,乌龙阁以西,万福楼普庆门以南。它建于乾隆三十三年(1768年),由乾隆皇帝为其母亲萧声太后祝寿而建,完成于乾隆三十五年(1770年)。

200平方米的极乐堂是该建筑群的主体建筑,梁跨度为13.5米。它是中国最大的金字塔屋顶宫殿建筑。大殿四面环水,小桥可达,东西南北各有一座琉璃牌楼。整个建筑金碧辉煌,气势恢宏。上世纪80年代,小西天有过一次整体改造,至今已有36年。

“保护小西天这个建筑群,也是为了更好地传承和宣传公园悠久的历史文化。”北海公园文物保护科科长岳明介绍,小西天是北海公园内规模最大、等级最高的建筑,无论是造型还是文化内涵,都在公园众多建筑中占有重要地位。

图为张涛用拾振器对极乐世界殿进行结构振动测试。 徐婧 摄

图为张涛用测振仪测试极乐堂的结构振动。许婧

4月12日至27日,北海公园委托北京考古研究所对小西天建筑群进行了全面的结构安全检查。"这项工作是预防性保护和研究性修复的先决条件."北京考古研究院副院长葛怀中表示,检测中的所有资料和数据成果都将作为研究资料,为今后修复方案的制定奠定坚实的科学基础和丰富的数据基础。

从外到内,检测工序科学可靠

北京市考古研究所科技保护研究室主任张涛说,小西天建筑群的检查主要分为地基、上部承重结构和围护体系三个部分。

红外热像仪、微钻电阻仪、含水率仪.这些日常生活中很少见到的仪器是考察历史遗迹的重要工具,也是张涛工作中的好帮手。

在地基部分,工作人员主要用雷达或激光抹子检查地基的水平,判断是否有沉降变形,台阶是否有断裂,内部是否有空洞。

“古建筑的木质构件特别容易腐烂变形。我们将使用微钻电阻仪和含水率仪对木结构(内部是否有空鼓或腐朽)和主要木质构件的木质材料状态进行无损检测,还将调查木质构件是否变形、偏斜或倾斜,以及是否存在前期加固措施失效的情况。”张涛说,上部承重结构是中国古代木结构中最重要的部分

其中,微钻电阻仪会将微小的探针打入木构件,通过进针时的电阻值判断是否有空鼓或腐烂。张涛指着进针的方向说,这里进针的时候有一个很小的电阻值,再往里就没有阻力了,说明这部分木质构件内部已经腐烂了。

系统检查是整个检查过程中最困难的部分。这一步,检测人员需要爬上近18米的梯子进入房屋天花板,利用红外热像仪对每一个木质构件进行细致的勘察。

红外热像仪的工作原理是检查木结构的同一位置。

的温差,来判断此处是否存在渗漏、糟朽和断裂。虽然进入屋顶结构常让检测者“灰头土脸”,但却必不可少,因为这一环节不仅能测出房屋主要连接部位的工作状态,还能明确建筑结构构件和围护结构的变形与损伤等。

  通过上述三步,北京市考古研究院将对整个小西天建筑群的结构安全性做出结论,并对建筑群的修缮工作提出相应建议。

图为张涛和同事用红外热成像仪检测屋面渗漏情况。 徐婧 摄 图为张涛和同事用红外热成像仪检测屋面渗漏情况。 徐婧 摄

  防患未然,降低古建安全风险

  目前,小西天建筑群文物建筑结构安全性检测工作已经完成,张涛介绍,总体来看,极乐世界殿的结构安全性较好,但也有一些亟待修缮的小问题。

  第一是极乐世界殿瓦面生长的杂草和小树,张涛说,这些表面上没有“杀伤力”的杂草小树不可忽视,它们在屋面土体下蔓延的根系可以直接导致屋面渗漏,甚至产生屋面松散滑坡的危险。

  第二是屋顶上的渗漏点,目前极乐世界殿的宝顶已经出现了渗水,如雨水渗透到藻井上,精美的纹饰图案可能受到损伤。长此以往,会导致天花上的木构架糟朽变形,还容易掉落砸伤游客。

  第三是在大殿的不同部位,一些木构件出现了不同程度的糟朽。为防止屋面变形或下陷,这些糟朽都需要尽快进行修复。

图为北海公园小西天极乐世界建筑群。 徐婧 摄 图为北海公园小西天极乐世界建筑群。 徐婧 摄

  “上述小的病害目前都比较好解决”,张涛表示,如果能在发现问题后及时处理,可以节省很多施工时间和工程成本。近几年,北京市考古研究院对雍和宫、历代帝王庙、十三陵等文物建筑都进行了结构检测,这一工作能为修缮提供更有说服力的数据依据,也为文物古迹排除了不少安全隐患。

  渐成趋势,结构检测走向常态

  葛怀忠指出,目前中国大部分古建筑都已经得到有效的抢救性保护和修缮,现在迫切需要做的就是预防性保护,也就是此次对小西天进行的这类结构检测。很多从外观看较为完整的建筑内部都存在安全隐患,如果不及时进行“体检”,这些隐患就会在日后成为更大的问题。

  比如,前几年团队在对一处古迹进行文物建筑检测时,发现了一根外表非常完整的立柱的根部已经完全糟朽。经检测,这根木柱的糟朽高度已经达到了半米以上,如不及时处理,将对整个建筑的承重造成影响。经沟通,文保管理单位立刻组织了抢险,在“萌芽”时将这一问题解决,也避免了建筑结构的坍塌风险。

  可喜的是,近年来联系北京市考古研究院进行文物检测的单位越来越多,团队已对40多处各地的文物建筑进行过结构安全的检测评估。张涛说,以北京为例,像北海公园这样历史悠久、古建众多,且保存较为完整的全国重点文物保护单位的文物保护意识和力度都在逐步增强。“我们相信,未来文物古迹的预防性保护检测会像人们每年体检一样,成为一项常态化工作,也成为全国文物保护的发展趋势。”(完)


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