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“很多古建筑都有五架梁或七架梁的结构，如果要修或更换其中一根梁，最传统的做法是落架大修——需要拆卸整个屋面，从上往下一点点卸掉上层的梁架，将最底层有病害的梁换掉，再把所有梁架、瓦片重新安回去。”张涛坦言，这种修缮方法对古建筑的扰动比较大，“每修一回，古建筑的原始构架、历史信息都会有一定程度的损失。为此，我们开始探索一种不落架的修缮方法，希望通过‘微创手术’，最大限度保留古建筑细微之处蕴含着的宝贵信息。”

“微创手术”怎么开展？张涛有个大胆的想法：在变形或糟朽的木结构内部“植入”加固材料。他查阅了大量相关文献资料，发现在上个世纪的欧洲，有学者曾提出将金属材料嵌入木梁中进行加固的方法，“但是在四季分明的北京，这个方法明显行不通。”张涛话锋一转，习惯性地向记者科普，“木材和金属的冷热收缩率有很大差异，到了夏天，嵌入的金属传热能力比较强，木材膨胀后很容易发生变形，两种材料还有可能完全脱开。”

经过与研究团队的一番头脑风暴，张涛看中了一种力学性能非常优异的新材料——碳纤维。它的比重不到钢的四分之一，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、建筑等领域。“碳纤维不仅自重轻，本身还具有一定柔性，几乎不会影响木结构的荷载。我们可以把它植入木梁里，既能对存在病害的木梁有一定程度补充，还能让碳纤维随着木材一起冷热收缩。”

“我们和北京工业大学、北方工业大学合作，在实验室里用5∶1缩小尺寸的木梁进行实验pg电子模拟器免费，开槽、植入不同的碳纤维材料，测试木梁加固后的力学性能。”张涛说，一切都要摸索着来，“大量使用新的木构件通过测试之后，我们还会从古建修缮工地找一些老旧的木材，再次重复实验，对前面得出的结论进行验证，最终我们发现碳纤维板是最适合用来加固木梁的材料。”

最先面临的问题是，“微创手术”怎么“开刀”。“在实验室的操作台上给木材开槽很容易，但是在基地的古建筑模型里，我们就得蹬着梯子、举着锯，给木梁做原位开槽。”张涛笑着补充，为了方便下一步嵌入碳纤维板，这个槽必须是一条等宽等深的直线，“我们反复试了很多遍，经常开着开着就跑偏了pg电子模拟器免费，或者开完发现一头粗一头细。”

开槽pg电子模拟器免费，向木梁内植入碳纤维板，再注胶，以形状相近的木条嵌入封口……经过“微创手术”，木梁内部有了一根非常结实的“筋”，力学性能有了大幅提升。“在古建屋面本身的基础重量上pg电子模拟器免费，我们又将总重近10吨的沙袋一袋袋运到屋顶上，测试极端条件下它的最大承重量。”张涛自信地说，测试结果既令人惊喜又在意料之中pg电子模拟器免费，“它的承载力远高于木结构。”

“2006年，首博仿照阳平会馆戏楼复原了这座戏楼，用来展示馆藏京剧文物，定时举办演出。作为兄弟单位，我们也给首博做过大型木结构建筑的结构安全检测评估。”张涛回忆，由于复原戏楼时使用的木材含水率偏高，经过多年使用，戏楼局部木结构出现了轻微的开裂现象，当时，团队给首博出具了一份报告，“我们建议，戏楼二层平台每平方米载荷不要超过200公斤。之后，博物馆在使用过程中，通过采取限流等措施来保护建筑和观众的安全。”

2023年下半年，研究团队正式进驻首博，为仿古戏楼及看台量身定制了一套全面的“健骨”方案。“我们给主梁植入了碳纤维板，开裂的柱子用碳纤维布加固。经安全测试，戏楼的承载力得到大幅提升。现在，看台可以容纳更多观众，将来再上一些大的展柜也没问题。”张涛特意补充说明，整个碳纤维“微创”加固工程的经费还不及替换一根梁架结构所需修缮经费的十分之一，却能达到事半功倍的效果，“目前，我们正在编写相应的技术导则，争取在木结构文物建筑的修缮加固工程中逐步推广。”

基地中，古建筑实验模型里，“术后”的木梁装上了“心电监护”。“木梁性能如何，从监测数据上就能一目了然。”张涛指着木梁上连接的五颜六色的线路和传感器说，“我们引入光纤传感技术，以最小干预的方式，实现‘微创手术’后木梁的智能监测，它可以实时观察构件的受力、变形情况，以确保文物的安全。”目前，研究团队也在积极尝试光学测量及图像识别等新手段，进一步优化监测方案。

2023年7月，一场特大暴雨，让北京地区很多文保单位措手不及。“那一两个月，我们都在忙着给古建筑排水、抢险。”张涛对此记忆犹新，这场暴雨过后，基地里的几家科研单位一起开了课题策划会，“近几年的文保实践中，我们发现，古建筑现在面临的问题不单单是承载力不足，还有渗漏，特别是强降雨等极端天气带来的威胁。”

基地里，还有一小段高约3米、长约5米的“长城”城墙。仔细看，墙面有些斑驳，一些地方还有浅浅的白色粉笔标记。“这是仿照密云区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。”张涛说，这段“长城”虽然表面上看着完好，却是一段“患病”的长城pg电子模拟器免费，墙面上每一处标记都代表着不同的病害，相对应的，其内部有着大小不一、形状各异的空洞。

这是市考古研究院和北工大合作的“长城城墙病害无损检测”研究项目。两家单位合作的缘起要追溯到2019年，“当时，我们配合长城修缮设计开展了现状病害勘察工作，对密云区蟠龙山段长城305至308号敌台以及周围的边墙进行了检测，发现墙体已经出现了大面积垮塌趋势，急需进行抢救性修缮。”当年勘察时的场景，张涛还历历在目，“这促使我们想要研发更高效的技术，来判断长城墙体是否安全。”

即便是砖石垒就，长城也有“软肋”。“在修缮现场我们发现，长城墙体打开后，其实不是实心的。”张涛做了个形象的比喻，“就像夹心巧克力，外皮有两三层砖，里面是夯土掺着碎砖石块杂填而成的。这种砌筑形式影响了长城结构的稳定性。”他进一步举例，山体的自然沉降、风霜雨雪的侵袭、植被根系生长等因素，都可能导致长城“生病”，出现变形、空鼓、塌陷等。

目前，研究团队已经完成脱空病害的试验验证，基本可以确定病害位置、程度与范围。“对长城墙体不密实、裂隙等其他病害类型的分析仍在进行中，同时，我们也在结合建筑材料强度等因素开展综合评估，希望为长城的保护修复提供更加科学、精准的解决方案。”张涛说，近期研究团队还将走进长城修缮施工现场，进行试验效果验证。