始建于1882年的張園是上海現(xiàn)存最完整、規(guī)模最大的中后期石庫(kù)門建筑群，被譽(yù)為“海上第一名園”。張園一期經(jīng)過(guò)一番改造后，人氣爆棚;然而，張園一期改造揭開(kāi)面紗之前，其中的12幢優(yōu)秀歷史建筑和4幢文保建筑保護(hù)點(diǎn)，已作了一番“全面體檢”。為百年老建筑“體檢”的，是來(lái)自同濟(jì)大學(xué)的顧祥林團(tuán)隊(duì)。

　　不能頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳

　　“為老建筑做檢測(cè)，就好像‘看病’一樣。”同濟(jì)大學(xué)特聘教授顧祥林說(shuō)，好比通過(guò)抽血、拍X光片等體檢獲取建筑信息，再根據(jù)需求做性能提升的具體方案。

　　可是，深藏在建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)性能如何檢測(cè)?除了獲取建筑的幾何信息計(jì)算荷載之外，最開(kāi)始的方法是通過(guò)目測(cè)、鉆芯取樣，檢測(cè)結(jié)構(gòu)材料中的成分后進(jìn)行力學(xué)分析;同時(shí)，對(duì)房屋是否傾斜、是否沉降等做跟蹤檢查。

　　現(xiàn)在，隨著技術(shù)的發(fā)展，對(duì)一些不方便取樣的地方，可以使用無(wú)人機(jī)獲取建筑的幾何信息，甚至可以通過(guò)無(wú)損檢測(cè)，在不損壞建筑結(jié)構(gòu)的前提下，檢測(cè)主要結(jié)構(gòu)材料的性能。

　　上海的不少優(yōu)秀歷史保護(hù)建筑曾接受過(guò)顧祥林團(tuán)隊(duì)的檢測(cè)。如今的熱門打卡點(diǎn)，位于四川北路蘇州河畔的標(biāo)志性建筑——上海郵政大廈的第一次“體檢”，從20世紀(jì)90年代就開(kāi)始了。外灘33棟優(yōu)秀歷史建筑，顧祥林團(tuán)隊(duì)也為它們一一做了“全面體檢”。

　　開(kāi)工之前，最重要的一步，就是請(qǐng)專家對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行“全面體檢”。

　　顧祥林團(tuán)隊(duì)自從接到“既要加固又不能破壞其風(fēng)貌”的要求后，就一直在跟蹤這幢樓。這類老建筑的普遍問(wèn)題在于，當(dāng)年建設(shè)所采用的結(jié)構(gòu)、材料標(biāo)準(zhǔn)偏低，多年使用后暴露出諸多問(wèn)題。顧祥林強(qiáng)調(diào)，“不能頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”，而要從整體角度來(lái)考慮加固問(wèn)題。整個(gè)團(tuán)隊(duì)在這幢建筑上傾注了大量心血，前后評(píng)估過(guò)兩次并加固過(guò)一次。

　　采用昂貴但易維護(hù)的方案

　　修復(fù)的過(guò)程也并非一帆風(fēng)順。由于郵政大樓有地下室，地下室積水造成一部分鋼筋銹蝕和混凝土碳化，影響到建筑的結(jié)構(gòu)。

　　如何加固這些鋼筋和混凝土?一種是傳統(tǒng)的打鋼板的方案，類似于給建筑“打補(bǔ)丁”，價(jià)格比較便宜;另一種是用碳纖維加固，薄薄一張紙厚度的碳纖維貼上去，就可以起到加固的作用，這在當(dāng)時(shí)是新型材料，價(jià)格比前者要貴近10倍。經(jīng)過(guò)多方討論，最終，昂貴但是更易于維護(hù)建筑原貌的碳纖維修復(fù)方案被采納。

　　而這正是顧祥林團(tuán)隊(duì)一直堅(jiān)持的“可逆原則”。“哪怕是目前最先進(jìn)的技術(shù)，若干年之后，也會(huì)更新?lián)Q代，因此現(xiàn)在采取的結(jié)構(gòu)性延壽措施要能夠方便以后剝離后使用新技術(shù)。”

　　“這就好比創(chuàng)可貼，能比較方便地更換。”余倩倩形象地比喻說(shuō)。傳統(tǒng)加固做法是通過(guò)切割并更換鋼板，但這種方法會(huì)產(chǎn)生新問(wèn)題，如焊縫重新開(kāi)裂，導(dǎo)致反復(fù)地開(kāi)裂與修復(fù)。相比之前，碳纖維本身很輕且強(qiáng)度極高，防腐蝕性能也很好。

　　為了驗(yàn)證這一論點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)用多層碳纖維片貼合到鋼結(jié)構(gòu)上的受力部位，每片厚度僅約0.167毫米，相當(dāng)于一層布。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，無(wú)論用碳布或碳板都能有效提升疲勞壽命，在實(shí)驗(yàn)室條件下可以提升2—3倍，從而達(dá)到降低負(fù)荷、閉合創(chuàng)口、抑制開(kāi)裂等作用。

　　如何利用AI為建筑延壽

　　在為建筑做“體檢”之前，還有一道重要工序——結(jié)構(gòu)性延壽的機(jī)理研究。

　　“建筑的結(jié)構(gòu)就像人的骨架一樣。不了解變老的機(jī)理，如何讓它們變年輕?”這是顧祥林經(jīng)常說(shuō)的一句話。其實(shí)，機(jī)理研究，就是要了解是什么原因造成其性能退化?受到荷載、環(huán)境的作用后，結(jié)構(gòu)性能如何演化，有何規(guī)律?該采取什么措施控制這些變化?

　　這方面的研究，做起來(lái)并不容易。顧祥林一做就是三十多年。做研究不能憑感覺(jué)，要做大量的基礎(chǔ)研究，很多是在工程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題;在實(shí)驗(yàn)室里，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)收集數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律。上海有6000多棟優(yōu)秀歷史建筑，需要更多的“啄木鳥(niǎo)”為他們做體檢。

　　“如果是超高層建筑的檢測(cè)，可能將更多依靠機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、無(wú)人車、爬墻機(jī)器人等。”顧祥林坦言，但同時(shí)我們也需要認(rèn)清一個(gè)現(xiàn)實(shí)：無(wú)論怎么獲取信息，都是不完全的信息。“因此，我們目前正在研究，利用人工智能、數(shù)字孿生技術(shù)根據(jù)有限數(shù)據(jù)來(lái)模擬，或者借助數(shù)據(jù)大模型來(lái)預(yù)測(cè)如果災(zāi)害來(lái)了，該如何做結(jié)構(gòu)預(yù)警、結(jié)構(gòu)響應(yīng)等。”

　　顧祥林呼吁，老建筑是上海流動(dòng)的歷史文化，對(duì)這些老建筑的保護(hù)需要定期做檢測(cè)，而不是有改造需求才做。(李 蕾)