看航空科技助力文物保护

“历史文化遗产承载着中华民族的基因和血脉，不仅属于我们这一代人，也属于子孙万代”“世界文化和自然遗产是人类文明发展和自然演进的重要成果，也是促进不同文明交流互鉴的重要载体”……多年来，习近平总书记反复强调文化遗产的重要价值。

保护文物就是保护历史传承文明

为更好让文化得到传承和展示

作为央企“国家队”

中国航空工业集团以专业技术优势

助力文化遗产保护

“北京中轴线”作为“中国理想都城秩序的杰作”，不仅具有中国特色、体现中国精神、蕴藏中国智慧，同时也向世界形象地诠释了“何以中国”。北京中轴线全长7.8公里，始建于13世纪，成型于16世纪，此后不断完善，历经逾7个世纪，形成了秩序井然、气势恢宏的城市建筑群，见证了影响中国都城营建传统两千余年的理想都城秩序。北京中轴线文化遗产由古代皇家宫苑建筑、古代皇家祭祀建筑、古代城市管理设施、国家礼仪和公共建筑、居中道路遗存组成，共包含15处遗产构成要素。

▲北京中轴线资料图

2022年，航空工业勘察院在北京中轴线遗产保护中心的指导下，对“居中道路遗存”之中轴线南段部分的遗迹周边岩土体开展专项治理和地下水防控工作。

▲滑坡地质三维模型图

中轴线南段道路遗存主要由珠市口南中轴道路排水沟渠遗存、赵锥子胡同东口道路遗存、永定门公园2号探沟道路遗存组成，属于地下砖石遗迹、土遗迹。遗迹发掘后由于文物本体及其载体材质与结构问题、环境温湿度变化、施工扰动等自然、人为因素，遗迹自身安全受到严重威胁。

潮湿环境土遗迹保护属于文物保护领域的世界性难题，遗址周边环境极其复杂，各种市政、电力、电信管线密布、周边地铁交错复杂，这些对于项目方案设计和实施都提出严峻考验。

▲现场勘查图

航空工业勘察院充分发挥岩土工程一体化技术优势，以央企使命担当，全力整合优质资源，投入遗迹本体保护工作中。选取各专业技术骨干组建文物保护专项工作小组，充分利用现状测绘、三维扫描、地质勘察、物理勘探，振动测试和管线探测等多种措施，采用三维地质测绘结合BIM模型，对各遗存进行岩土体数值分析，过程中使用低碱性水泥等新型建筑材料，利用“智能应急自动抽水井”和恒温恒湿监控系统，率先在行业内采用有限空间的“刚柔复合止水墙”新技术，针对遗址周边遗存环境提供完善的岩土体治理及地下水控制设计方案，经济、安全、高效地完成任务，有力支撑申遗工作。

▲智慧感知平台动态化可视化图例

除了“北京中轴线”

为保护中华大地上

数以万计的文物

航空人的脚步从未停止

以航空之力守护文物平安

作为全国工程勘察设计大师、航空工业特级专家、航空工业规划总院首席专家和总结构师葛家琪曾首次提出了预应力大跨度钢结构“双延性”设计方法和安全控制指标，主持设计了世界上首个大跨度弦支穹顶结构工程和国内第一个大跨度索穹顶结构工程，打破了欧美国家的技术垄断。

▲葛家琪带领团队四次获得“中国土木工程詹天佑奖”

2008年汶川地震时，葛家琪正带领团队承担成都博物馆建筑设计项目。文物建筑震损现象引起了他的注意：为什么会出现“馆舍不坏、文物震损，采取措施、文物仍震损”等震害现象？为什么建筑设计规范不能保证文物防震安全？2010年，他带领团队开始启动该项创新研究，查阅了国内外大量资料后发现，文物防震保护是一百多年来国际性重大科技难题，被业界称为“世纪难题”。在查阅大量资料、进行大量试验后，葛家琪团队发现提到文物防震大家首先想到的是找抗震专家或仅仅考虑文物与地震两个因素，鲜有人考虑到建筑物在两者之间传递能量的介质作用。

▲葛家琪及专家团队

作为一名经验丰富的建筑学结构专家，葛家琪带领团队运用跨界思维为问题的解决找到了一条路径——要有效降低地震发生时，重要浮置文物损坏的风险不能只研究地震波，更重要的是要考虑楼面波的因素。2017年《博物馆文物防震规范标准体系》编制完成。葛家琪团队在国际上首次提出基于文物安全的博物馆全系统防震/振设计方法，开发出馆藏文物一体化防震装备，引领了博物馆文物防震领域行业发展。

▲团队在馆藏文物防震机理方面开展了“地震波+馆舍单元+展藏柜+仿真文物”全系统模型试验与数值分析对比研究

“地震时博物馆建筑对地震波的滤波和放大效应，通过上述装置可以大幅度减弱地震波对文物的影响，我们就是在寻找释放和约束之间的平衡点。”葛家琪说。

装置启动，一切都在动但被保护的目标物却毫发无损。科学的测算设计与中华文化“以柔克刚”的思想就这样精妙地结合到一起。

2016至2022年，团队取得的一系列理论研究成果，在故宫地下库房、秦始皇兵马俑、西安碑林、成都博物馆、唐山博物馆、雅安市博物馆、法门寺博物馆、泉州市博物馆等全系统防震集成技术工程中均得到成功的示范应用。

▲一体化防震技术成果，目前已应用于秦始皇帝陵博物院，甘肃省博物馆等20余项文物保护项目，其中雅安市博物馆、甘孜州博物馆经历了强地震考验，保证了文物安全

2020年5月12日，在应县木塔修复保护工作会议上，由7位院士组成专家组一致认为，航空工业规划总院首次采用离散元实体模型对应县木塔进行的模拟分析，为后续修缮和性能提升方案，提供了理论依据和新的思路。

▲应县木塔模拟分析图

国家“十四五”文物保护规划刚一发布，葛家琪就注意到文件中增加了“科技创新”四个字，这也是他一直以来努力的方向。随着“文物防震国家文物局重点科研基地”落户规划总院，葛家琪开始考虑如何整合在文物防震领域的优势高校、科研院所专业技术人才和硬件资源，联合国内外科技力量，追踪国际文物防震的科技前沿，切实有效地提升我国文物防震保护能力。

2023年11月，科技部和国家文物局公布一条消息：由葛家琪团队负责承担国家“十四五”重点研发计划项目及课题——砖石质古塔结构稳定性研究、应县木塔结构稳定性研究。

▲2023年11月24日，全国文物科技工作会议上，航空工业规划总院获颁“文物防震国家文物局重点科研基地”牌匾，葛家琪（前排右二）被任命为科研基地主任

在葛家琪的带领下，团队不断探索新的技术发展方向。由文物防震开始又扩大了研究范围。涉及古城墙、古建筑、历史街区改造、文化遗产保护等领域。目前，团队在文物建筑防震方面已完成《砖石质古建筑防震规范》（送审稿），发表高水平学术论文6篇，获得发明专利37项，研究成果在清华老图书馆改造等重大工程中得到应用。

▲清华老图书馆改造

▲葛家琪团队研究成果

在中轴线申遗、故宫地下库房防震、应县木塔修缮等一系列文物保护过程中，中国航空工业集团始终胸怀“国之大者”，在深耕传统业务领域的同时，不断探索提升古建筑的“免疫力”的法宝，使国家宝藏不断焕发时代光彩，让历史文脉更好地传承下去。未来，航空人将继续为国家文物保护事业贡献智慧与力量，让中华民族的文化瑰宝历久弥新，焕发出穿越古今的悠久魅力。