老建筑如何延长寿命、焕发青春？前道工序是什么？同济团队来解答

始建于1882年的张园是上海现存最完整、规模最大的中后期石库门建筑群，被誉为“海上第一名园”。众所周知，张园一期经过一番改造后，人气爆棚。

然而大家可能不知道，百年张园一期改造揭开面纱之前，其中的12幢优秀历史建筑和4幢文保建筑保护点，可是作了一番详细、细致的“全面体检”。

人气打卡点——张园。 李茂君 摄影

为百年老建筑操刀“体检”的，正是来自同济大学的顾祥林团队。经过一百多年的风吹雨淋，以前设计的房子结构还是否牢固？是否符合改造后的功能需求？哪些地方的结构需要重新加固？……这些都需要检测团队一一做检查。

【如何检测？】

“为老建筑做检测，这就好像‘看病’一样。”同济大学特聘教授顾祥林介绍，好比通过抽血、拍X光片等体检获取建筑的信息，再根据需求做性能提升的具体方案。

可是，深藏在建筑内部的结构性能如何检测？除了获取建筑的几何信息计算荷载之外，最开始的方法是通过目测、钻芯取样，检测结构材料中的成分后进行力学分析；同时，对房屋是否倾斜、是否沉降等作跟踪检查。

外滩18号。

现在，随着技术的发展，对一些不方便取样的地方，可以使用无人机获取建筑的几何信息；甚至可以通过无损检测，在不损坏建筑结构的前提下，检测主要结构材料的性能。

上海的不少优秀历史保护建筑都接受过顾祥林团队的检测。如今的热门打卡点，四川北路苏州河畔的标志性建筑——上海邮政大厦的第一次“体检”，从90年代就开始了。外滩33栋优秀历史建筑，顾祥林团队也为它们一一做了 “全面体检”。

上海邮政总局大楼。来源：北外滩微信公众号

1924年竣工的上海邮政大厦由英国人建造，整体建筑呈“U”字型，地面建有4层，另有地下室1层。大楼具有19世纪初流行于欧洲的折衷主义建筑风格，外观为英国古典主义风格。

全球同类型结构建筑有10幢，现在只有上海、孟买两处的邮政大厦还在用。服役百余年的上海邮政大厦至今能保持较好的风貌和使用功能，很大程度上得益于科技的力量。

上海邮政总局大楼。 来源：上海邮政博物馆

1999年，一场历时两年多的修复工作拉开序幕。开工之前，最重要的一步，就是请专家对建筑结构进行全面“体检”。

同济土木顾祥林团队自从接到“既要加固又不能破坏其风貌”的要求后，就一直在跟踪这幢楼，到现场检测了解情况，为评估和加固做准备。

这类历经百年的建筑普遍的问题在于，当年建设所遵循的结构、材料标准偏低，历经百年的服役后，暴露诸多问题。顾祥林教授强调，“不能头痛医头、脚痛医脚”，而要从整体的角度来考虑加固问题。整个团队在这幢百年建筑上倾注了大量心血，前后评估过两次，并加固过一次。

上海邮政总局大楼的屋顶钟楼和雕塑。

【可逆原则，为后续延寿留空间】

修复的过程也并非一帆风顺。由于邮政大楼有地下室，地下室积水造成一部分钢筋锈蚀和混凝土碳化，影响到建筑的结构。

如何加固这些钢筋和混凝土？一种是传统的打钢板的方案，类似于给建筑“打补丁”，价格比较便宜；另一种是用碳纤维加固，薄薄一张纸厚度的碳纤维贴上去，就可以起到加固的作用，这在当时是新型材料，价格比前者要贵近10倍。经过多方讨论，最终，昂贵但是更易于维护建筑原貌的碳纤维修复方案被采纳。

上海邮政大楼梁板加固。 来源：同济大学

而这正是顾祥林团队一直坚持的“可逆原则”。“哪怕是目前最先进的技术，若干年之后，也会被更新换代，因此现在采取的结构性延寿措施要可以方便以后剥离后使用新技术。”顾祥林教授解释。

上海邮政总局大楼内近一个世纪前的楼梯。

“这就好比创口贴，能比较方便地更换。”余倩倩形象地比喻说。传统加固做法是通过切割并更换钢板，但这种方法会产生新问题，如焊缝重新开裂，导致反复地开裂与修复。相比之前，碳纤维本身很轻且强度极高，防腐蚀性能也很好。

为了验证这一论点，团队用多层碳纤维片贴合到钢结构上的受力部位，每片厚度仅约0.167毫米，相当于一层布。实验结果显示，无论用碳布或碳板都能有效提升疲劳寿命，在实验室条件下可以提升2～3倍，从而达到降低负荷、闭合创口、抑制开裂等作用。

上海邮政大厦内，根据老照片恢复的柜台栏杆。

【修旧如旧，少干扰原则】

“修旧如旧”则体现的是老建筑延寿的另一原则——少干扰原则。

上海邮政大厦改造以求“尽量修旧如旧、还原这座恢宏老建筑的原貌”。修复工作开始之前，工作人员查阅了上海邮政档案馆、上海市档案馆、南京第二历史档案馆等留存的大楼图纸、老照片和文字资料；找来了上世纪40年代进入邮政总局工作的员工回忆大楼早期的布局和功能；请美术院系的师生将大楼内原本被刷成白色平面的石膏顶重新恢复剥离出来......

上海邮政大厦内，有“远东第一大厅”之称的营业厅。

检查发现，上海邮政大厦“远东第一厅”内大面积的地砖马赛克图案有所破坏。为此，修复人员根据楼内已经保留的老地坪的图案和材质，专门定制了与原来地砖图案一致的地砖。

如今，“远东第一厅”内无论是大面积的花朵及回形花纹马赛克地砖，有着铜质麦穗形装饰的营业柜台栏杆，还是天花板上悬挂的铜质吊灯样式，都已与当年档案馆资料中呈现的“远东第一厅”别无二致，呈现出一种端庄典雅的大气之美。

上海邮政大厦内，恢复原貌的“奶油蛋糕”式石膏吊顶。

北苏州路入口处的旋转楼梯上，铜质的雕花和楼梯上的铜质防滑条，则依然是近百年前的旧物。天花板上的吊灯除了换掉几个灯泡外，也仍是1924年安装的那一盏。环绕着吊灯的被称为“奶油蛋糕”的粉红粉绿色石膏板吊顶花纹，则是从一层层后来被添加的白色涂料中剥离出来，按照当时颜色重新粉刷。

【基础的机理研究，尤为重要】

在为建筑做“体检”之前，还有一道更重要的工序——结构性延寿的机理研究。

“建筑的结构就像人的骨架一样。不了解变老的机理，如何让它们变年轻？”这是同济大学特聘教授顾祥林经常说的一句话。其实，机理研究，就是要了解是什么原因造成其性能退化？受到荷载、环境的作用后，结构性能如何演化？有何规律？我们该采取什么措施控制这些变化，等等。

这方面的研究，做起来可并不容易。顾祥林教授在这方面，一投入就是三十多年。做研究不能凭感觉，要做大量的基础研究，很多是在工程中发现问题；在实验室里，通过大量的试验来收集数据、发现规律。

上海邮政大楼梁实验。 来源：同济大学

但仅仅“泡”在实验室里，还远远不够。“因为实验室里永远也无法模拟出复杂的环境。”专注于“结构健康诊治和延寿”的青年科技专家——同济大学土木工程学院的余倩倩在读大三时，选了顾祥林老师的一门基础课：混凝土结构基本原理。顾老师讲课风格很吸引人，更侧重引导学生去思考设计方法背后的东西。2008年汶川地震后不久，顾老师带学生到地震一线做现场评估，哪些房子为什么可住，哪些房子为什么要拆，等于把课堂搬到了地震现场。

研究生期间，余倩倩参与的课题是“结构性能演化与控制”，这也是她硕博期间的研究方向。对这个课题的重要性，余倩倩解释：就好比人的全生命周期，不同的是，我们的研究对象是建筑结构在全生命周期的演化过程。这种演化既有突发性的变化，也有内在组成成分累积的变化。比如，地震就是一种快速的急剧变化，而如盐分等环境介质的侵蚀、长期负载累积导致的慢性（病）变化则是伴随着结构服役全过程的一种渐进、累积的变化。

2018年，余倩倩在青岛参加第十四届全国建筑物鉴定与加固改造学术交流会议

“我们课题关注的正是全周期的演化。演化之外还有一部分是控制，也就是如何让这种演变慢一点，到了某一个限值时如何提前或适时采取一些措施来延缓或防止这种变化。”余倩倩补充说，“如能像汽车保养那样，知道什么时候需进行大保养，什么时候需进行小保养就好了。”

【未来，如何利用AI为建筑延寿？】

上海有6000多栋优秀历史建筑，需要更多的“啄木鸟”为他们做体检。同时，现代建筑上百年之后也会成为老建筑，那时又如何使他们焕发青春呢？

有人认为，现代建筑的设计图纸保存得比以前好，因此很多设计资料、设计数据等原始资料就比较充足。“但是，当时建造时是否百分百按照原设计方案施工？经过百年洗礼，结构成分有何变化？期间是否经过改造？……一系列的不确定因素不能仅靠设计方案，还是需要现场检测来了解实际情况。”

2023年，余倩倩获评第十二届上海青年科技英才，与导师顾祥林教授合影。

“如果是超高层建筑的检测，可能将更多依靠机器人、无人机、无人车、爬墙机器人等。”顾祥林坦言，但同时我们也需要认清一个现实：无论怎么获取信息，都是不完全的信息。“因此，我们目前正在研究，利用人工智能、数字孪生技术根据有限数据来模拟，或者借助数据大模型来预测如果灾害来了，该如何做结构预警、结构响应等等。”

顾祥林教授同时呼吁，老建筑是上海流动的历史文化，对这些老建筑的保护需要定期做检测，而不是有改造需求才做“体检”。

原标题：老建筑如何延长寿命、焕发青春？前道工序是什么？同济团队来解答

栏目主编：徐瑞哲

来源：作者：解放日报 李蕾