为老建筑“全面体检”延长寿命

解放日报记者 李蕾

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”。张园一期经过一番改造后，人气爆棚。然而大家可能不知道，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，已作了一番“全面体检”。为百年老建筑“体检”的，是来自同济大学的顾祥林团队。

不能头痛医头脚痛医脚

“为老建筑做检测，就好像‘看病’一样。”同济大学特聘教授顾祥林说，好比通过抽血、拍X光片等体检获取建筑信息，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、是否沉降等做跟踪检查。

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曾接受过顾祥林团队的检测。如今的热门打卡点，位于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20世纪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”。

1924年竣工的上海邮政大厦由英国人建造。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使用。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”。

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。这类老建筑的普遍问题在于，当年建设所采用的结构、材料标准偏低，多年使用后暴露出诸多问题。顾祥林强调，“不能头痛医头、脚痛医脚”，而要从整体角度来考虑加固问题。整个团队在这幢建筑上倾注了大量心血，前后评估过两次并加固过一次。

采用昂贵但易维护的方案

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。

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，也会更新换代，因此现在采取的结构性延寿措施要能够方便以后剥离后使用新技术。”

“这就好比创可贴，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。

“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”。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损坏。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。

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的。

如何利用AI为建筑延寿

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？该采取什么措施控制这些变化？

这方面的研究，做起来并不容易。顾祥林一做就是三十多年。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，通过大量的实验来收集数据、发现规律。

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，顾老师带着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。

“我们课题关注的是全周期的演化。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”。

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。

“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。”

顾祥林同时呼吁，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。

来源：解放日报