多元协作守护千年古建筑——传承历史文脉与古建智慧

　　独乐寺观音阁风景一隅。

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　　独乐寺观音阁风景一隅。　　马睿姗绘

　　天津大学建筑学院学生实地考察古建筑。

　　天津大学供图

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　　天津大学建筑学院学生实地考察古建筑。　　天津大学供图

　　古建筑承载着厚重的历史，是中华传统文化的实物见证。天津大学“建筑历史与遗产保护”团队常年专研文物古建保护与木结构抗震课题，让古人巧妙的防震设计得以揭示与传承。

　　近年来，团队结合现代技术，对传统木结构的抗震奥秘进行了系统性定量分析，推动了学科的交融创新，相关成果已服务于多项古建修缮，为文物保护添注了坚实技术支撑。

　　——编  者  

　　

　　旭日初升，蓟州区独乐寺观音阁的屋檐在光影下愈发高雅。亭台、楼阁、精美梁枋，吸引着众多游客观赏。始建于唐代的独乐寺，在公元984年重修山门和观音阁，其中观音阁是我国现存最古的多层木构建筑之一。据统计，自重建至今千百年间，独乐寺不仅抵挡风雨侵蚀，且数次在地震中安然屹立。

　　 “古建筑是历史的载体，也见证了文化的延续。”团队负责人丁垚介绍，多年间团队深耕文物建筑保护领域，尤其聚焦古建的结构安全和抗震奥义，着力推进“保护中利用、利用中保护”。

　　巧妙结构应对地震灾害

　　“唐山地震发生时，7层高的观音阁安然无恙，”丁垚说，“而来自《蓟州志》的记载显示，清代曾有一次地震，强度估测达8.0级。”

　　独乐寺经受住了一次次地震考验，靠的是科学严密的结构设计。团队现场勘察后发现，观音阁整体布局具备先天抗震优势。建筑平面为长宽近2∶1的矩形，中心区域宽敞，两侧逐步收缩，不仅保证了实用性与美感，也提升了稳定性。巨大的屋顶增加了自重，在地震时能提升整体抗倾覆的能力。

　　“好比椅子放在地上，很容易推倒，但在上面压重物就稳定许多，这也是我国古代大型建筑布局的智慧体现。”丁垚解释道。

　　“如同四周挺立的朱红大柱，在剧烈震动时反而可能成为薄弱点。”团队成员、天津大学教授张凤梧补充说，木结构古建的一大风险就在于分散立柱，震动一旦发生，容易因缺乏横向约束导致倒塌。

　　张凤梧指出，观音阁在墙体内部巧妙设置了斜撑，使不稳的柱网得以三角固化，大幅增强了整体结实度。外檐18根、内檐10根柱子环绕排布，形成双层柱网；梁桁、斗拱则串连其间，有效防止柱脚柱头移位。

　　“除了构建坚固结构，还需要给建筑留出灵活缓冲的空间。”丁垚介绍了“侧脚设计”的奥秘——立柱并非与地面垂直，而是稍微向内倾斜。地震来袭时，微倾立柱有更多调整余量，不易突然外倒，兼顾了结构的刚性和柔性。

　　构件相连增强减震能力

　　地震的破坏既有垂直上下作用，也有水平方向的扭动。针对这些挑战，观音阁内部隐藏了多重结构细节。

　　“观音阁的中央设有暗层，专门用于缓冲高楼层在地震中易受损的弱点。”顺着丁垚攀登阁楼，踏着陈年的木梯至二层，会看到仅一米高的小门和幽暗的夹层空间。

　　借助手电，梁桁、斗拱间的榫卯咬合一览无余，柱身上留下的历史斧凿痕迹清晰可见。暗层内增设了多向斜撑，三角形结构密布，让整体更加稳固。

　　继续上爬可见观音阁的中部井口由底层长方形逐步过渡为六边、八边藻井。“不同楼层采用不同几何结构，提高了整体稳定，增强对震动的抵抗力。”丁垚说明道，这一变化巧妙扩展了空间，也改善了结构性能。

　　木材构件间采用榫卯连接，留出必要的应变余量和空隙，成为天然而有效的“减能缓冲器”。地震发生时，微小错位带来的摩擦可大量消耗震动能量，减少破坏。

　 “斗拱和榫卯并非仅为装饰，更是结构美与力学原理的巧妙结合。”丁垚感慨道。

　　科技赋能古建修缮保护

　　无人机盘旋拍摄，独乐寺观音阁的屋顶轮廓与布局清晰呈现。在天津大学建筑学院研究生张伟的操控下，无人机协助团队采集了完整的三维空间数据，“航拍测绘让我们能迅速掌握建筑群全貌及屋面细节，有效提高数据采集效率。”

　　依托三维激光扫描、低空遥感等新兴技术，团队推动古建筑木结构抗震研究的精准量化，建立起“空地一体化”协作采集模式。

　　这些交叉学科成果已广泛应用于明长城、故宫、颐和园等古建项目保护：通过三维建模、智能识别、定期影像比对，“明长城全线数据库”为8800余公里的遗址提供系统监测和预警；采用亚毫米级文物本体检测，“病变智能监测系统”为多处重要历史建筑保驾护航。团队自2007年以来，陆续参与天津文庙、广东会馆、宝坻天尊阁等木结构古建筑修缮，逐步建立起完整的“检测—建模—评估—干预”技术标准流程。

　　同时，新设备也在地震风险监测中发挥重要作用。2025年，天津大学团队在独乐寺进行地震灾害精细评估，利用便携超声波木材检测仪迅速采集墙体数据，现场即可分析应力与结构情况。张凤梧介绍，“检测结果显示，这一区域没有因老化产生的内部裂痕或腐朽空洞。”

　　“全面了解古建筑的历史和结构，同时运用现代科技精准诊断与预警，才能实现最大保护、最小干预的修缮目标。”丁垚总结道。

　　（ 2026年01月12日 06 版）