天津大學利用技術手段,對古建筑進行監測和預防性保護

延續頤和園傳奇(傳統文化,創新發展)

本報記者 朱 虹

2017年11月08日14:15  來源:人民網-人民日報
 
原標題:延續頤和園傳奇(傳統文化,創新發展)

  五千多年的中華文明是中華民族繁衍生息的文化血脈,也是中國人集體的精神家園。習近平總書記在十九大報告中提出,文化自信是一個國家、一個民族發展中更基本、更深沉、更持久的力量。即日起,本版推出新欄目“傳統文化,創新發展”,為您講述那些推動中華優秀傳統文化創造性轉化、創新性發展的故事。

  ——編 者

  最近,天津大學建筑學院副教授張龍,正在為頤和園大牆五期維修工程獻計獻策。自從2004年讀研期間加入天津大學頤和園保護團隊以來,他已記不清在頤和園度過了多少日夜。

  天津大學頤和園保護團隊由中國古建筑學家王其亨教授帶領,共十幾名核心成員。在他們看來,文物建筑能夠反映一個歷史時期的社會生活方式、文化審美取向和科學技術水平,這些信息隱藏在建筑群整體布局、建筑內外空間、構造方式甚至建筑材料之中。

  在張龍眼裡,頤和園集中國古代造園藝術之大成:“我不希望游客進了頤和園,隻看見昆明湖、萬壽山和佛香閣等靜態的遺產,而是能和頤和園開展一場跨時空對話,傾聽她講述自己的故事。”

  編制保護規劃,厘清了頤和園在不同時代的格局變化

  頤和園始建於公元1750年,1860年被英法聯軍焚毀,1886年原址重修。當時的海軍總理衙門總理大臣、光緒皇帝生父奕公式奏請修繕,此后頤和園在內外交困的晚清得以逐步修繕。

  張龍介紹,天津大學和頤和園的合作始於1957年的古建筑測繪實習,收錄相關成果的《清代御苑擷英》至今仍飲譽學界。2004年王其亨教授組建了頤和園保護科研團隊,為頤和園提供全面的測繪、研究、保護規劃、修繕設計、遺產監測等工作。2006年團隊承擔了頤和園文物保護規劃的編制工作,規劃團隊厘清了頤和園在不同時代的格局變化。2014年,雙方簽署了文化遺產保護合作協議。

  頤和園的宮殿園林建筑大致3000余間。為了採集信息,天津大學團隊利用全球定位、三維激光掃描、低空信息採集、建筑信息模型技術,完成了全園95%以上古建筑的數字化測繪工作,繪制圖紙3500余幅,同時還進行了隱蔽部位信息記錄。

  頤和園東宮門內的清外務部公所是清政府處理對外事務的辦公地,其主體建筑將中式建筑的大屋頂外觀與西式的現代三角屋架結構結合起來,在保留中式建筑形式的基礎上,實現了西式建筑內部空間軒敞巨大的使用功能。設計團隊在勘察過程中發現使用者因擔心屋架坍塌而在中部添加柱子輔助支撐,而這樣恰恰破壞了原有三角屋架的受力設計。團隊提出保留原有構件,下弦杆增設鋼拉杆與原有鋼拉杆相連的保護方案,恢復了原有的大空間,也為后期再利用提供了便利。設計方案還獲得了2015年全國優秀工程勘察設計(傳統建筑類)二等獎。

  多學科合作,從搶救性保護逐步轉向預防性保護

  修繕是延續文物建筑壽命的手段,通過科學監測,發現問題,找出危害因素,提前採取措施,避免文物建筑遭受破壞。在這一思路下,天津大學逐漸形成了一支由建筑歷史、建筑技術、工程測量、地震工程、岩土、材料、計算機圖形圖像、光纖傳感、低空遙感等多學科合作的科研團隊,開展了諸如德和園大戲樓、石舫、清外務部公所變形監測,德和園大戲樓振動監測,長廊彩畫監測,頤和園微環境監測、水土流失監測,為促進頤和園從搶救性保護逐步向預防性保護轉變做出了有益嘗試。

  矗立在昆明湖畔的德和園大戲樓是清代三大戲樓之一。團隊研究發現,該建筑群觀演部分(戲樓、看戲殿、看戲廊)最初的設計方案竟是圓明園中最大的戲園——同樂園的“翻版”。當時的設計者把同樂園觀演部分整體“搬”到了頤和園,卻因地形合不上,將庭院、看戲廊、看戲樓等進行等比放大,而大戲樓因結構復雜則“照搬”。圓明園同樂園戲樓已經蕩然無存,而德和園大戲樓如今依然氣勢恢弘。

  德和園是我國最重要的聲學建筑遺產之一,也是當年慈禧太后聽戲的場所。2011年大修時,如何保証聲學的原真性是個關鍵問題。天津大學建筑學院副教授劉剛等對德和園進行了全面的聲學測試。他們通過混響時間、聲場不均勻度和脈沖響應的分析,發現其完全符合現代聲學理論對戲曲藝術表演的需求。

  原來,工匠們利用纖薄的木質門窗來吸聲,通過梁、柱、斗拱、雀替多尺度構件保証聲音均勻擴散,通過架空的舞台和木質地板搭建了舞台“共鳴腔”。天津大學團隊通過史料研究和聲學仿真推演,還原了曾經被拆改的看戲廊原貌。修繕結束后,團隊成員一起仿照古代匠人的聲學營造技藝,把德和園東廊廡內建成了我國首個古建筑聲學科技體驗展室,並為頤和園量身定做了一套虛擬現實平台和程序。“游客可以在此體驗當年慈禧太后或王公大臣在大戲樓聽戲的情景,還可以通過程序虛擬改變大戲樓的建筑構件和聲學條件。”張龍說。

  頤和園長廊的枋梁上有彩畫8000多幅,號稱世界上最大油飾彩畫基因庫。2014年,管理處發現一件怪事:長廊某亭子一側彩畫的退色、粉化速度相對另一側突然加快,卻找不到原因。劉剛領銜成立了頤和園長廊彩畫課題組,他們通過微環境測試發現兩側彩畫受到的光照輻射明顯不同,進而發現原因來自昆明湖面對光線的鏡面反射,經過和園方確認,才知道這裡原來種植的幾棵可以遮陽的樹木在一次修繕中被移走了。課題組提出了光環境修復設計建議,成功“結案”。

  通過夜晚景觀照明手段,讓頤和園融入城市夜景

  張燈夜游曾經是古代園林中一項極富情趣的活動。頤和園白天游客量已接近飽和,她在夜晚該不該亮起來呢?

  2004年,天津大學建筑學院建筑技術科學研究所與北京市頤和園管理處合作的《頤和園古典園林夜景照明技術研究》在北京市科委立項,這是我國對古典園林夜景照明技術進行科學研究投入最大的一個項目,牽頭人是劉剛的導師、當時的建筑技術科學研究所所長馬劍教授。“通過夜晚景觀照明的手段,可以使頤和園融入現代城市夜景環境。”馬劍說。

  人工照明會不會破壞古建筑並危及園林周邊的生態環境?當時國內外對該類課題研究幾屬空白。“在進行夜景照明時,要以保護遺產和環境為前提,在不破壞遺產和環境的基礎上進行科學、綠色、生態的夜景照明。”課題組認為。

  課題組為此在實驗裡採用不同光源、光譜和光強對古建筑照明的重要載體——油飾彩畫試塊進行了多周期長時間的照射實驗,根據統計結果對選用燈具種類、照射時間、照射角度給出了建議和標准。

  同時,作為“北京綠肺”,頤和園生態環境豐富,動植物種類繁多。據相關報道記錄,北京現有雨燕3000余隻,近2000隻住在頤和園,而且很大一部分集中在廓如亭中。“光是鳥類判斷晝夜和日常活動的依據,人工光源設置確實會對雨燕造成干擾”,劉剛說, “我們持續做了一周甚至一個遷徙季的小劑量刺激干擾實驗和替代物種實驗,發現雨燕需要在暗環境下休息,照度超過10勒克斯就會產生躁動。基於此,課題組不建議在廓如亭的內梁、斗拱上設置光源照射。”

  2008年頤和園終於以亮麗的夜景風貌為民眾增添了夜游京城一景,也成為世界上生態保護性照明的一個典范。

  歷經滄桑的頤和園,還隱藏著很多傳奇。德和園大戲樓可以實現類似現代升降舞台的效果,菩薩、天兵天將上下場可以從天井進出,妖怪、龍宮水族則從地井上台,地井裡安裝有噴水設備,還能制造“水帘洞”的效果﹔大戲樓聽戲廊原有個側門,門外是懸空的高台,卻並沒有台階通往地面,陪同聽戲的大臣若中途通過側門“溜走”,必須要給台下等候著的太監“好處”,踩著太監才能下到地面……

  這些隱藏的傳奇,一個個被天津大學的團隊挖掘了出來並展現在世人面前,頤和園的故事因此更加豐富。

(責編:王紅玉、楊陽)

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