近現(xiàn)代建筑遺產(chǎn)的科學(xué)保護(hù)實(shí)踐

摘" 要：伴隨著現(xiàn)代社會(huì)科技的不斷進(jìn)步和遺產(chǎn)保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，建筑遺產(chǎn)的科學(xué)保護(hù)方法得以完善，科學(xué)保護(hù)的理念也被逐漸提出。文章以上海交通大學(xué)老圖書館的保護(hù)修繕工程設(shè)計(jì)為例，在對(duì)“科學(xué)保護(hù)”這一建筑遺產(chǎn)保護(hù)理念進(jìn)行歷史沿革和內(nèi)容研究的基礎(chǔ)上，通過闡述“文獻(xiàn)研究-現(xiàn)場(chǎng)勘察-實(shí)驗(yàn)室分析一體化的材料研究方法”、信息采集、無損檢測(cè)技術(shù)在建筑現(xiàn)狀勘察階段的具體應(yīng)用，提出使用新材料、新裝備等科學(xué)保護(hù)策略的保護(hù)修繕方案，進(jìn)一步驗(yàn)證科學(xué)保護(hù)的諸多手段在建筑遺產(chǎn)的保護(hù)應(yīng)用的可行性與必要性，補(bǔ)充科學(xué)保護(hù)理念在實(shí)際建筑遺產(chǎn)保護(hù)工程項(xiàng)目中應(yīng)用實(shí)踐的成功經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：建筑遺產(chǎn)保護(hù)；科學(xué)保護(hù)；上海交通大學(xué)老圖書館；工程設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU-18" " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.19490/j.cnki.issn2096-698X.2024.04.080-090

Abstract： With the advancement of technology in the modern society and the rising awareness in heritage protection， the scientific approaches to conserving architectural heritage evolved significantly， and the philosophy of scientific protection has emerged. This article uses the conservation and restoration design project of the old library of Shanghai Jiao Tong University as an example. Based on the historical development and conceptual framework of “scientific preservation” in the protection context of architectural heritage， it elaborates on the application of “integrated material research methodology” encompassing literature review， on-site investigation， and laboratory analyses， alongside information gathering and non-destructive testing techniques during the building’s condition assessment phase. The proposed conservation and restoration plan that uses scientific conservation strategies including new materials and equipment" further verified the feasibility and necessity of applying" methods of scientific conservation for architectural heritage， and enriches the successful experiences of the applications of scientific conservation principles in architectural heritage conservation practice.

Keywords： architectural heritage conservation；scientific conservation；old library of Shanghai Jiao Tong University；engineering design

建筑遺產(chǎn)作為文化遺產(chǎn)的重要組成部分，是人類歷史與文化的瑰寶，它們不僅承載著過去時(shí)代的記憶，還蘊(yùn)含著豐富的歷史、文化和科學(xué)價(jià)值。然而，建筑遺產(chǎn)還具有不可再生性，一旦失去，就永遠(yuǎn)無法挽回[1]。因此，伴隨著現(xiàn)代社會(huì)科技的不斷進(jìn)步和遺產(chǎn)保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，建筑遺產(chǎn)的科學(xué)保護(hù)方法得以完善，科學(xué)保護(hù)的理念也被逐漸提出[2]。

2008年學(xué)者余如龍[3]在對(duì)浙江寧波保國寺古建筑群保存現(xiàn)狀充分調(diào)研的基礎(chǔ)上總結(jié)了對(duì)保國寺北宋木構(gòu)建筑大殿建立科技監(jiān)測(cè)體系的具體方法，在文物建筑遺產(chǎn)的科學(xué)技術(shù)保護(hù)與應(yīng)用方面做出了有益的嘗試。李濱、胡占芳[4]（2010年）以廣東開平碉樓為例，重點(diǎn)探討了三維激光掃描技術(shù)等科學(xué)技術(shù)手段在建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)中的應(yīng)用。學(xué)者周陽[5]（2017年）以內(nèi)江市龍市鎮(zhèn)民眾教育館修復(fù)改造項(xiàng)目為例，挖掘BIM“信息化建筑模型”技術(shù)在歷史建筑修繕與保護(hù)方面的內(nèi)在作用和外部延伸?！段奈锝ㄖ目茖W(xué)保護(hù)與合理利用—房縣文廟維修保護(hù)與展示利用的思考》（2019年）一文中緊抓文物科學(xué)保護(hù)，重點(diǎn)闡述文物價(jià)值評(píng)估和建筑合理利用的重要性[6]。學(xué)者劉建元[7]（2023年）通過梳理數(shù)字技術(shù)介入建筑遺產(chǎn)保護(hù)的發(fā)展歷程、評(píng)述相關(guān)數(shù)字技術(shù)研究熱點(diǎn)，提出數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于建筑遺產(chǎn)保護(hù)時(shí)應(yīng)關(guān)注技術(shù)選擇的適配性和策略模式的同類性，在遺產(chǎn)保護(hù)過程中尤其是信息采集與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)階段，需做好基礎(chǔ)性研究，務(wù)必全面翔實(shí)、準(zhǔn)確可信，為未來的更好發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

通過文獻(xiàn)研究整理發(fā)現(xiàn)，“科學(xué)保護(hù)”作為遺產(chǎn)保護(hù)行業(yè)的共通理念在當(dāng)今時(shí)代下愈發(fā)受到人們的重視，遺憾的是目前還沒有一個(gè)具體且明確的定義，過往學(xué)者對(duì)其概念的闡釋也眾說紛紜，大多是將其重點(diǎn)放于科學(xué)評(píng)估方法的建立、科學(xué)信息技術(shù)和建筑遺產(chǎn)保護(hù)結(jié)合等方面。其目標(biāo)大多是通過系統(tǒng)的研究和科學(xué)的方法來提升遺產(chǎn)保護(hù)的效果和可持續(xù)性，這不僅能為遺產(chǎn)保護(hù)勘察與設(shè)計(jì)工作提供可靠的科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)支持，也可同時(shí)確保保護(hù)措施的有效性和合理性。

上海作為我國近代史中的代表性開埠城市，擁有大量的近現(xiàn)代建筑遺產(chǎn)，包括中國共產(chǎn)黨第一次全國代表大會(huì)會(huì)址（第一批全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位）、外灘歷史建筑群（第四批全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位）、上海交通大學(xué)早期建筑群（第八批全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位）等[8]。與古建筑相比，近現(xiàn)代建筑的留存時(shí)間相對(duì)較短，但亦是承上啟下、承載著時(shí)代變遷的重要?dú)v史文物[9]。同時(shí)，近現(xiàn)代建筑與當(dāng)代建筑在建筑體系上具有更高的關(guān)聯(lián)度，可以說，做好近現(xiàn)代建筑遺產(chǎn)的保護(hù)工作，有利于我國未來在保護(hù)現(xiàn)代、當(dāng)代建筑遺產(chǎn)等方面進(jìn)行理論研究、制度編纂和實(shí)踐應(yīng)用體系建設(shè)[10]。

因此，本文以上海交通大學(xué)早期建筑群中的老圖書館保護(hù)修繕工程設(shè)計(jì)為例，探討科學(xué)保護(hù)在該項(xiàng)目中所發(fā)揮的重要作用，進(jìn)一步驗(yàn)證科學(xué)保護(hù)的諸多手段在建筑遺產(chǎn)的保護(hù)應(yīng)用的可行性與必要性，補(bǔ)充科學(xué)保護(hù)理念在實(shí)際建筑遺產(chǎn)保護(hù)工程項(xiàng)目中應(yīng)用實(shí)踐的成功經(jīng)驗(yàn)。

1" "何為科學(xué)保護(hù)

1.1" "科學(xué)保護(hù)的發(fā)展歷史

首先，在建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)，有關(guān)科學(xué)保護(hù)理念的起源和發(fā)展，可追溯至19世紀(jì)中葉的歐洲。當(dāng)時(shí)，隨著工業(yè)革命的推進(jìn)，城市化進(jìn)程加速，許多古老建筑和遺址面臨著被拆除或破壞的威脅。在這樣的背景下，一批文化學(xué)者和建筑師開始呼吁保護(hù)這些具有歷史和文化價(jià)值的建筑遺產(chǎn)。最初的保護(hù)措施主要是基于對(duì)歷史建筑的修復(fù)和維護(hù)，但隨著研究的深入和實(shí)踐的積累，人們逐漸認(rèn)識(shí)到：建筑遺產(chǎn)保護(hù)不僅僅是修復(fù)損壞的部分，更是要全面、科學(xué)地保護(hù)其歷史、文化和藝術(shù)價(jià)值[11]。這一理念在20世紀(jì)得到了進(jìn)一步發(fā)展和完善，尤其是在擁有眾多建筑遺產(chǎn)的意大利，以著名歷史建筑修復(fù)專家古斯塔夫·喬萬諾尼（Gustavo Giovannoni）為代表的當(dāng)?shù)亟ㄖ焸兲岢隽恕皉estauro scientifico”，即“科學(xué)性修復(fù)”的遺產(chǎn)保護(hù)理念[12]12。這種理念區(qū)別于“歷史性修復(fù)”，提倡將現(xiàn)代修復(fù)材料和技術(shù)引入保護(hù)工程的系統(tǒng)理論與方法，并將歷史遺產(chǎn)保護(hù)的視野由建筑單體的修復(fù)轉(zhuǎn)向了城市遺產(chǎn)的保護(hù)[12]13。

其次，“科學(xué)保護(hù)”的理念與1931年頒布的第一部《雅典憲章》也有著密切的關(guān)系?！堆诺鋺椪隆芬卜Q“修復(fù)憲章”，在第一屆歷史紀(jì)念物建筑師及技師國際會(huì)議上得到通過，是現(xiàn)代城市規(guī)劃與建筑保護(hù)的奠基性文件[13]。它首次提出了對(duì)歷史建筑和遺址進(jìn)行保護(hù)的概念，強(qiáng)調(diào)了保護(hù)的重要性，明確指出了對(duì)歷史建筑進(jìn)行“保護(hù)和修復(fù)”的要求，同時(shí)也提倡用科學(xué)的方法和技術(shù)來保護(hù)這些珍貴的遺產(chǎn)，為文化遺產(chǎn)保護(hù)科學(xué)體系的建立奠定了基礎(chǔ)[14]。因此，可以說，“科學(xué)保護(hù)”理念是在《雅典憲章》的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了科學(xué)的方法和手段在建筑遺產(chǎn)保護(hù)中的重要作用，并推動(dòng)了建筑遺產(chǎn)保護(hù)工作的專業(yè)化和科學(xué)化。

與此同時(shí)，隨著保護(hù)理論的不斷完善和保護(hù)技術(shù)的更新，很多組織機(jī)構(gòu)也在陸續(xù)地強(qiáng)調(diào)科學(xué)保護(hù)的重要性。

1964年5月31日，國際古跡遺址理事會(huì)（ICOMOS）

制定了《國際古跡保護(hù)與修復(fù)憲章》，也被稱為《威尼斯憲章》（The Charter of Venice）。《威尼斯憲章》提出了“當(dāng)傳統(tǒng)技術(shù)被證明為不適用時(shí)，可采用任何經(jīng)科學(xué)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)證明為有效的現(xiàn)代建筑及保護(hù)技術(shù)來加固古跡”等論述[15-16]。

1972年聯(lián)合國教科文組織在巴黎簽署了《保護(hù)世界文化和自然遺產(chǎn)公約》（以下簡稱《公約》），該《公約》號(hào)召各國投入充足的經(jīng)濟(jì)、科學(xué)和技術(shù)力量對(duì)文化遺產(chǎn)加以保護(hù)，極大地推動(dòng)了文物保護(hù)技術(shù)的發(fā)展。

1981年，《巴拉憲章》提出：“保護(hù)應(yīng)當(dāng)利用所有有助于研究和保護(hù)特定地點(diǎn)的知識(shí)、技能和學(xué)科。傳統(tǒng)技術(shù)和材料應(yīng)當(dāng)優(yōu)先用于更有意義構(gòu)件的保護(hù)工作，而在某些特定情況下，能夠帶來實(shí)質(zhì)性保護(hù)效用的現(xiàn)代技術(shù)和材料也可適當(dāng)利用”[17] 。

2003年，中國頒布了《中華人民共和國文物保護(hù)法》，明確提出了“保護(hù)為主、搶救第一、合理利用、加強(qiáng)管理”的文物工作方針。這一方針不僅體現(xiàn)了國家對(duì)文物遺產(chǎn)的高度重視，也反映了在文物保護(hù)工作中需要遵循的基本原則。

隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到科學(xué)保護(hù)在文物工作中的重要作用?？茖W(xué)保護(hù)不僅意味著運(yùn)用現(xiàn)代科技手段對(duì)文物進(jìn)行精細(xì)化的修復(fù)和養(yǎng)護(hù)，還包括了對(duì)文物歷史、文化、藝術(shù)價(jià)值的深入研究，以確保保護(hù)工作既能保留文物的原貌，又能展現(xiàn)其歷史價(jià)值和文化內(nèi)涵。因此，在科學(xué)保護(hù)的指導(dǎo)下，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步完善文物保護(hù)的法律法規(guī)，加強(qiáng)科研和技術(shù)創(chuàng)新，提高保護(hù)工作的科學(xué)性和有效性，讓中華民族的文化瑰寶得以世代傳承。

1.2" "科學(xué)保護(hù)的主要內(nèi)容

科學(xué)保護(hù)理念在建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展至今，其應(yīng)用貫穿了建筑遺產(chǎn)保護(hù)修繕的全過程，它強(qiáng)調(diào)對(duì)遺產(chǎn)的深入研究、科學(xué)評(píng)估、精細(xì)化修復(fù)和持續(xù)監(jiān)測(cè)，以確保遺產(chǎn)的歷史、文化、藝術(shù)價(jià)值得到全面而有效的保護(hù)。

在這一過程中，數(shù)字技術(shù)成了實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用的具體工具，發(fā)揮著不可或缺的作用。通過數(shù)字化掃描和建模，可以獲取遺產(chǎn)的精確數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)非接觸式的研究和監(jiān)測(cè)[18]；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠重現(xiàn)遺產(chǎn)的歷史風(fēng)貌，為公眾提供沉浸式的體驗(yàn)[19]。這些數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高了保護(hù)工作的效率和精度，而且使得更多人能夠參與和了解建筑遺產(chǎn)保護(hù)工作，共同守護(hù)人類的文化瑰寶[7]30。因此，科學(xué)保護(hù)理念與數(shù)字技術(shù)的結(jié)合，為建筑遺產(chǎn)保護(hù)帶來了革命性的變革，也為未來的保護(hù)工作提供了新的方向。

其中，近年來，有關(guān)年跨越式的技術(shù)發(fā)展，筆者認(rèn)為主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面。

1.2.1" "文獻(xiàn)研究-現(xiàn)場(chǎng)勘察-實(shí)驗(yàn)室分析一體化的 材料研究方法

文獻(xiàn)研究一直以來都是遺產(chǎn)保護(hù)方案確定的重要依據(jù)，通過追溯遺產(chǎn)的起源、演變和歷史變遷，深入挖掘其文化內(nèi)涵和價(jià)值，為后續(xù)的保護(hù)工作提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)的同時(shí)，提高保護(hù)工作的科學(xué)性和有效性。但是文獻(xiàn)記錄也是相對(duì)主觀的行為，包括部分記錄存在與現(xiàn)場(chǎng)做法不一致的情況，比較細(xì)節(jié)的做法在圖紙或文字記錄上無法精準(zhǔn)表達(dá)清楚的情況，甚至少量記錄存在錯(cuò)誤的情況[20]。因此，目前比較科學(xué)的保護(hù)研究方案是在文獻(xiàn)記錄研究的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)法式及病害進(jìn)行勘察，重要材料進(jìn)行取樣，通過實(shí)驗(yàn)室分析了解遺產(chǎn)所使用的材料、制作工藝和技術(shù)手段，從而揭示其歷史背景和價(jià)值[21]。特定情況下，甚至可以通過其成分、結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的時(shí)代特征，判斷其真?zhèn)魏途唧w產(chǎn)生的年代[22]。

因此，三位一體的保護(hù)研究方法，可以從歷史研究、表觀觀察、微觀分析3個(gè)方面協(xié)同進(jìn)行，相互佐證，大大提高了研究分析成果的科學(xué)性，為后續(xù)保護(hù)修復(fù)方案提供科學(xué)依據(jù)，避免盲目修復(fù)。

1.2.2" "數(shù)據(jù)采集及后期數(shù)據(jù)管理應(yīng)用

數(shù)據(jù)采集及后期數(shù)據(jù)管理應(yīng)用包括激光掃描和攝影測(cè)量技術(shù)及地理信息系統(tǒng)（GIS）和監(jiān)測(cè)技術(shù)。

（1）激光掃描和攝影測(cè)量技術(shù)。三維激光掃描技術(shù)可以對(duì)建筑遺產(chǎn)進(jìn)行高精度的三維數(shù)據(jù)采集，生成數(shù)字化模型，數(shù)據(jù)可以廣泛用于建筑遺產(chǎn)的監(jiān)測(cè)、修復(fù)和維護(hù)[23]。攝影測(cè)量技術(shù)是利用攝影測(cè)量方法獲取遺產(chǎn)的幾何與紋理信息，彌補(bǔ)了三維激光掃描點(diǎn)云不夠真實(shí)的不足[24]。這2種手段的綜合應(yīng)用，建立數(shù)字模型可以為保護(hù)、修復(fù)、研究、展示等工作提供重要的數(shù)據(jù)支持，大大提高了遺產(chǎn)數(shù)據(jù)采集的精度和真實(shí)度，為遺產(chǎn)保護(hù)后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)[25]。

（2）地理信息系統(tǒng)（GIS）和監(jiān)測(cè)技術(shù)。地理信息系統(tǒng)則可以對(duì)建筑遺產(chǎn)進(jìn)行數(shù)字化建模，實(shí)現(xiàn)三維可視化展示和管理，提高保護(hù)工作的效率和質(zhì)量。監(jiān)測(cè)技術(shù)可以對(duì)建筑遺產(chǎn)的結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和評(píng)估潛在的結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)，通過安裝傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑遺產(chǎn)的長期、持續(xù)監(jiān)測(cè)。這2種技術(shù)的綜合應(yīng)用有利于提高遺產(chǎn)保護(hù)后期的管理效率[26]。

1.2.3" "無損檢測(cè)輔助病害勘察的應(yīng)用

無損檢測(cè)技術(shù)在近幾年也是備受關(guān)注，它的出現(xiàn)彌補(bǔ)了檢測(cè)過程中所帶來的盡管微小卻不可逆的損傷缺陷，如紅外成像、微波檢測(cè)、木質(zhì)阻力儀等無損檢測(cè)技術(shù)，都可以在不破壞建筑遺產(chǎn)的前提下，對(duì)其內(nèi)部材質(zhì)、結(jié)構(gòu)所存在的原有缺陷、現(xiàn)有病害等方面，進(jìn)行檢測(cè)和分析[27]。一旦發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)，可以及時(shí)采取措施，從而避免進(jìn)一步損壞的發(fā)生。

1.2.4" "新技術(shù)，新材料在保護(hù)修繕中的應(yīng)用

新材料在建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛，為遺產(chǎn)保護(hù)提供了更多的選擇和可能性[28]。這些新材料通常具有優(yōu)異的性能，如高強(qiáng)度、耐久性、環(huán)保性等，能夠有效應(yīng)對(duì)建筑遺產(chǎn)所面臨的多種挑戰(zhàn)。例如，以有機(jī)硅為代表的墻面憎水劑、增強(qiáng)劑等解決了清水墻面透氣與防吸水風(fēng)化不可兼得的問題[29]；以火山灰為代表的水硬性石灰砂漿解決了傳統(tǒng)石灰材料的材料強(qiáng)度需要緩慢增強(qiáng)的問題[30]。

綜上所述，科學(xué)保護(hù)理念和各類新型科學(xué)技術(shù)在建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，可貫穿建筑全生命周期。為說明其在實(shí)際建筑保護(hù)修繕項(xiàng)目中的具體統(tǒng)籌和應(yīng)用方法，本文以上海交通大學(xué)老圖書館項(xiàng)目為例，在介紹其概況的基礎(chǔ)上，具體展開論述科學(xué)保護(hù)在建筑現(xiàn)狀勘察、保護(hù)利用過程中的實(shí)踐應(yīng)用。

2" "上海交通大學(xué)老圖書館概況介紹

上海交通大學(xué)早期建筑—上海交通大學(xué)老圖書館（以下簡稱“老圖書館”），設(shè)計(jì)于1917年，建成于1919年，主體為混合結(jié)構(gòu)，共3層。初建面積約為2 299 m2，而后又于1935年在建筑東側(cè)加建1座占地202 m2的書庫、1995年在建筑西側(cè)加建衛(wèi)生間。

從整體價(jià)值來看，2004年10月18日，老圖書館被上海市人民政府公布為“上海市第四批優(yōu)秀歷史建筑”；2010年11月，徐匯區(qū)人民政府將其列為“徐匯區(qū)文物保護(hù)單位”；2019年10月，“上海交通大學(xué)早期建筑”被公布為“第八批全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位”，而老圖書館是其中最精美的一座建筑。

在設(shè)計(jì)風(fēng)格方面，老圖書館屬于折中主義風(fēng)格，整體平面呈H形，立面三段式，外立面采用古典主義的柱式，同時(shí)在一些細(xì)部的設(shè)計(jì)上體現(xiàn)了巴洛克的時(shí)代特征，例如茛苕葉和卷渦形裝飾構(gòu)成的淺浮雕建筑細(xì)部，細(xì)膩而精致，體現(xiàn)了20世紀(jì)初期西方建筑思潮對(duì)中國建筑的影響。

老圖書的結(jié)構(gòu)也采用了當(dāng)時(shí)比較前沿的混合式結(jié)構(gòu)，木樁磚基礎(chǔ)、較厚的磚墻、混凝土樓梯、木擱柵樓板、木三角架都體現(xiàn)了該建筑較高的科學(xué)價(jià)值。其內(nèi)部的鋼筋混凝土樓梯，雖造價(jià)較高，但兼具堅(jiān)固、防火、靜音等功能。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過對(duì)歷史資料進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)：老圖書館在建成后也歷經(jīng)了幾次維修工作，其中最出名的就是1935年基泰設(shè)計(jì)公司為滿足圖書館日益增多的藏書需求，在整個(gè)建筑的東側(cè)進(jìn)行書庫的加建，這次看似隨手而為的加建卻深含玄機(jī)，基泰設(shè)計(jì)公司為了保證原建筑的立面，大部分精美的設(shè)計(jì)得以保留，深度考慮新加立面形式和視線問題，使得該部分加建一直沿用至今。1950年，基立恒記營造廠做過一次維護(hù)保養(yǎng)，主要是室內(nèi)墻面重新粉刷和屋面修繕，在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)墻面、屋頂瓦片的查找過程中，都找到了相應(yīng)的改建依據(jù)。1995年，上海交通大學(xué)建筑設(shè)計(jì)所和交通大學(xué)建修服務(wù)中心聯(lián)合整體加建了衛(wèi)生間并改建了書庫。對(duì)室內(nèi)進(jìn)行了重新裝修，拆除了書庫部分的室內(nèi)樓板，并加入了新做樓板及梁柱，該空間后作為檔案室使用至今。

3" "上海交通大學(xué)老圖書館現(xiàn)狀勘察

文化遺產(chǎn)保護(hù)工作的第一步就是勘察。通過對(duì)文物的現(xiàn)狀勘察與相關(guān)資料調(diào)查，可以了解其法式特征、保存現(xiàn)狀、建筑病害的分布情況與病害原因、結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)等信息，便于后續(xù)制訂合理保護(hù)方案，避免文物遭到更多的破壞。

傳統(tǒng)的勘察工作主要包括法式特征勘察與病癥病害勘察（圖1）。

首先，法式特征勘察通常由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪、歷史資料的收集與分析、法式特征描述、原狀判定、價(jià)值評(píng)估等部分組成。其中，測(cè)繪圖紙應(yīng)重點(diǎn)展示平、立、剖面圖及詳圖，圖中需標(biāo)明遺產(chǎn)的形態(tài)、局部變化，以及變形、開裂、凹洞、塌陷等狀況及材質(zhì)差異特征；法式特征描述、原狀判定部分需說明遺產(chǎn)分布、建筑形制、年代特征等內(nèi)容，并完成對(duì)歷史信息的考證；價(jià)值評(píng)估則應(yīng)分別闡述遺產(chǎn)整體或特定保護(hù)對(duì)象的歷史價(jià)值、藝術(shù)價(jià)值、科學(xué)價(jià)值、社會(huì)價(jià)值及文化價(jià)值等。

其次，關(guān)于病癥病害勘察，可分為病因勘察、建筑安全性評(píng)估這2個(gè)主要組成部分。在損傷與病害的成因分析方面，研究者通常會(huì)更多關(guān)注遺產(chǎn)病理學(xué)，著重表述建筑損傷部位、病害程度、潛在隱患，以及歷史變遷或環(huán)境變化給遺產(chǎn)帶來的影響；而結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估工作則是側(cè)重于遺產(chǎn)結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性分析，個(gè)別建筑還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注整體抗震性能的調(diào)研評(píng)估。二者相輔相成，缺一不可。

與傳統(tǒng)勘察工作相比，現(xiàn)代勘察工作在保持目標(biāo)一致的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化了工作路徑。例如，在法式特征描述工作中，常規(guī)工作路徑是通過現(xiàn)場(chǎng)拍照和歷史資料的調(diào)查，由有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員判斷其具體工藝做法。該工作過程的準(zhǔn)確性主要取決于工作人員的經(jīng)驗(yàn)水平，但是實(shí)際工程中，各種材料做法種類繁多，難以做到樣樣精通。因此，在本次上海交通大學(xué)老圖書館現(xiàn)狀勘察的具體工作中，提高了科學(xué)診斷的比例，從而確保勘察結(jié)果更加科學(xué)準(zhǔn)確。

例如，老圖書館外墻體主要使用的材料為清水紅磚，作為一種常見材料，在實(shí)際勘察工作中極易被忽視。而在本次保護(hù)項(xiàng)目中，團(tuán)隊(duì)針對(duì)紅磚做了30倍顯微鏡的微觀觀察（圖2），發(fā)現(xiàn)它比市面常規(guī)的紅磚更為密實(shí)緊致，孔隙率較小，這一指標(biāo)未來可能成為修復(fù)補(bǔ)配磚的重要技術(shù)參數(shù)。

除對(duì)建筑材料采樣研究外，本次項(xiàng)目中的測(cè)繪工作采取了將3張圖紙相互疊加的方法，即手工測(cè)繪圖紙、三維激光掃描圖紙、原始設(shè)計(jì)圖紙。其中，三維激光掃描切片圖紙可以大幅度增加圖紙尺寸的準(zhǔn)確性，手工測(cè)繪圖紙可以彌補(bǔ)激光掃描所帶來的圖紙語言匱乏的問題，二者結(jié)合后再與原始設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行疊加，可以更加直觀地識(shí)別出后期改動(dòng)部位，方便后續(xù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察校對(duì)（圖3）。少數(shù)情況下，現(xiàn)場(chǎng)也會(huì)發(fā)現(xiàn)初始建造時(shí)即與圖紙不符的情況。

這些成果皆源自對(duì)勘察過程的優(yōu)化，而勘察工作細(xì)分后，又可分為法式勘察和病害勘察。

3.1" "法式勘察

法式勘察是對(duì)文物建筑進(jìn)行全面、系統(tǒng)的調(diào)查和研究，旨在深入了解文物建筑的歷史背景、建筑風(fēng)格、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料使用等方面的信息，從而更好地認(rèn)識(shí)和理解文物建筑的價(jià)值和意義。然而，由于法式勘察中多依靠研究人員的經(jīng)驗(yàn)判斷，存在一定的主觀誤區(qū)，因此在本次保護(hù)勘察項(xiàng)目中團(tuán)隊(duì)增加了針對(duì)建筑原工藝原材料的分析研究工作，以便進(jìn)一步驗(yàn)證前期現(xiàn)場(chǎng)勘察的結(jié)果。

例如，在對(duì)老圖書館外墻砂漿的判斷上，若依照以往經(jīng)驗(yàn)研判，砌筑勾縫使用的材料大多為石灰砂漿，灰縫厚度約0.6 cm。同時(shí)，根據(jù)歷史文獻(xiàn)《交通部上海工業(yè)專門學(xué)校學(xué)生雜志》第三卷第二號(hào)《圖書館工程概要》中的記載，老圖書館所使用的砂漿做法詳細(xì)描述為：“灰砂拼合之法用頭號(hào)石灰一份（必須在24 h內(nèi)使用）鴨污砂二份相和（鴨污砂又名為‘鴨屎砂’，由古代貝殼殘?bào)w大量堆積形成，呈白色細(xì)顆粒狀），方可合用。每磚須用滿刀灰涂砌灰縫，不得厚過二分并須括斗以滿為度?！蔽墨I(xiàn)中記載灰縫為熟石灰一份與鴨污砂二份相和，且不得厚過6 mm，與實(shí)測(cè)相符。結(jié)合資料調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪結(jié)果，若按照傳統(tǒng)勘察方式，極易將帶鴨污砂的石灰砂漿判定為該工程的原材料和做法。

然而，本著文獻(xiàn)研究-現(xiàn)場(chǎng)勘察-實(shí)驗(yàn)室分析一體化研究方法的原則，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)繼續(xù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室取樣分析，進(jìn)一步對(duì)該部分砂漿做法進(jìn)行分析驗(yàn)證。

首先，對(duì)灰縫樣品使用了光學(xué)顯微鏡ZEISS STEMI 305進(jìn)行顯微觀察（圖4）。結(jié)果顯示，樣品以白色膠凝材料為主，即為石灰，砂粒含量較少，粒徑約在0.2 mm。樣品中有點(diǎn)狀紅色，推測(cè)可能原因?yàn)殚L期接觸紅磚。

其次，通過圖譜（圖5）則可以發(fā)現(xiàn)該樣品成分主要包括石英、鉀長石、斜長石、方解石等，另有少量角閃石、透閃石、綠簾石、電氣石和少量金屬礦物，為自然沉積砂。其中鉀長石多被黏土礦物交代；斜長石聚片雙晶發(fā)育，多被絹云母、黏土礦物交代；角閃石、綠簾石、電氣石等礦物含量較少。膠結(jié)物主要為顯微顆粒狀方解石，并局部形成了較大的團(tuán)塊。方解石為石灰的碳化產(chǎn)物，其他類均為砂漿中的摻加物，起填充作用，因不含黏土礦物，故摻加物可能是砂?；蛏巴?。根據(jù)定量分析結(jié)果（表1），灰縫中的灰砂比約為3：7，這與清《工程做法》、民國《實(shí)用工程手冊(cè)》中的描述相一致。但是砂粒中的主要成分和《圖書館工程概要》中描述的“鴨污砂”有所不同。為排除變量，后續(xù)再次從外墻上的2個(gè)不同位置采取砂漿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，均得到相同結(jié)論。

因此，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘察、資料調(diào)研、實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果，可得結(jié)論如下：在該建筑的實(shí)際施工過程中，施工單位極有可能并沒有按照原始圖紙與相關(guān)規(guī)范使用高標(biāo)準(zhǔn)砂漿，而是采用了普通石灰砂漿進(jìn)行砌筑。

總結(jié)而言，在實(shí)際工程中，通過增加實(shí)驗(yàn)室分析原工藝原做法的過程，可以大大提高材料法式勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性，在科學(xué)診斷的加持下，使科學(xué)保護(hù)工作更加嚴(yán)謹(jǐn)。

3.2" "病害勘察

病害勘察是指在最小干預(yù)原則的指導(dǎo)下，盡可能避免對(duì)文物造成損害，分析文物材質(zhì)、病害類型、病害原因的過程。該過程的重點(diǎn)不僅在于準(zhǔn)確找到影響文物病害類型，還需要同時(shí)找到造成該病害的原因。

該階段同樣需要借助大量的檢測(cè)試驗(yàn)儀器。相比傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)存在少量難以避免的建筑微損情況，近年來興起的無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速、應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，由以往單一的建筑外立面、建筑構(gòu)造病害勘察逐步拓展到了建筑內(nèi)環(huán)境病害勘察。

3.2.1" "立面與構(gòu)造病害勘察

在本次老圖書館保護(hù)項(xiàng)目的勘察實(shí)踐中，團(tuán)隊(duì)使用木質(zhì)阻力儀完成木材的檢測(cè)，判斷木材是否喪失性能、是否適合繼續(xù)使用。這種方式不僅無須取樣就可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑遺產(chǎn)本身最小干預(yù)的文物檢測(cè)，而且還可以通過紅外檢測(cè)技術(shù)調(diào)查建筑漏水情況，從而發(fā)現(xiàn)更多隱蔽部位下不同程度的潮濕損壞（圖5）。

在建筑病害勘察時(shí)，最大的難點(diǎn)在于材料病理的研究與診斷[31]。建筑材料病理學(xué)的主要任務(wù)是通過研究建筑材料的性能、使用環(huán)境、施工方法等因素，探究建筑材料病害發(fā)生和發(fā)展規(guī)律，提出相應(yīng)的預(yù)防和治理措施（圖6）。這需要結(jié)合多個(gè)學(xué)科知識(shí)，如化學(xué)、物理、材料科學(xué)、工程學(xué)和環(huán)境科學(xué)等。

首先，需要了解每一種材料的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，并探究在不同氣候、溫度、濕度等環(huán)境因素下的反應(yīng)變化，以及其對(duì)環(huán)境因素的適應(yīng)性。根據(jù)病害的性質(zhì)和程度，提出有針對(duì)性的修復(fù)方案。

例如，針對(duì)老圖書館門頭花飾材料的分析研判，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查難以識(shí)別主要材料究竟為磚雕還是灰塑，也無法判斷其具體病害影響。《交通部上海工業(yè)專門學(xué)校學(xué)生雜志》第三卷第二號(hào)《圖書館工程概要》中記載門楣花飾為“堆水門汀洋花與紅泥洋花”，即使用的主要材料為水泥和紅泥。然而，這一信息與現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)所得結(jié)果并不相符。

因此，團(tuán)隊(duì)決定采取少量樣品進(jìn)行光學(xué)顯微鏡觀察（圖7）。研究發(fā)現(xiàn)，該部位構(gòu)造上存在3種不同材料層，最上面的材料層最薄，與中間材料層之間有明顯縫隙，推測(cè)為建筑后期原飾面層上新加涂料，且新面層有明顯的黑色附著物，應(yīng)是長年雨水沖刷、積塵所致。第一層病害是人為后做面層，污漬。第二層白色層與紅色底層應(yīng)為原始做法，但白色面層厚薄不均、存在較多孔隙，風(fēng)化較為嚴(yán)重。綜上所述，該處門頭花飾內(nèi)基層曾經(jīng)風(fēng)化嚴(yán)重，需要修補(bǔ)。

在光學(xué)顯微鏡觀察的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)還使用共焦顯微拉曼光譜儀（Renishaw inVia Qontor Raman）對(duì)灰塑樣品進(jìn)行Raman分析（圖8）。根據(jù)對(duì)原材料配比信息的比對(duì)，發(fā)現(xiàn)142、223、294、413、615 cm-1均為鐵紅（Fe2O3）的拉曼特征峰，即紅色顯色物質(zhì)應(yīng)為鐵紅；289、1 087 cm-1均為方解石（CaCO3）的拉曼特征峰，即樣品中含有碳酸鈣。該灰塑應(yīng)為鐵紅、石灰混合制成。同時(shí)，在定量分析中，發(fā)現(xiàn)該灰塑樣品中還含有9.8%的石膏。因此，結(jié)論如下：灰塑的物相組分有石英、方解石、石膏和赤鐵礦，故而灰塑的主要成分為石灰，其碳化后形成方解石，石英應(yīng)為極少量的摻加物，石膏加入其中起到固型作用；赤鐵礦即為民國時(shí)期常見紅色顏料鐵紅，起顯色作用，加入量極少。

綜上所述，基于上述結(jié)論，團(tuán)隊(duì)最終制訂的修繕方案為：①清洗面層；②清理基層；③使用原材料修復(fù)基層，即石灰和石膏依照9：1配比、并內(nèi)加少量鐵紅（約0.1%）作為顯色使用；④基層增強(qiáng)；⑤修復(fù)面層；⑥涂刷憎水劑。

3.2.2" "建筑內(nèi)環(huán)境的病害勘察

建筑內(nèi)環(huán)境主要包括熱濕環(huán)境、聲環(huán)境、光環(huán)境和室內(nèi)空氣品質(zhì)，反映在建筑構(gòu)造和測(cè)量指標(biāo)上則主要為空調(diào)的溫控系統(tǒng)、濕度控制、立面隔熱、空氣質(zhì)量等方面的內(nèi)容。這些指標(biāo)的變化會(huì)打破建筑內(nèi)環(huán)境平衡，可能導(dǎo)致霉菌微生物滋生、室內(nèi)空氣品質(zhì)下降等對(duì)人體有危害的情況發(fā)生。

以老圖書館為例，團(tuán)隊(duì)通過前期勘察發(fā)現(xiàn)，建筑內(nèi)環(huán)境中霉菌滋生問題最為嚴(yán)重。通過現(xiàn)場(chǎng)信息采集和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，老圖書館在近地處的墻體部分存在較為嚴(yán)重的濕積累問題，特別是西立面和南立面潮濕情況較為嚴(yán)重，水線分布較高，綜合下來，800 mm以下部位為墻體濕分積聚范圍。外立面在1995年后做涂料之后，這些聚集的水汽便無法有效排除，在室內(nèi)墻根處滋生霉菌，嚴(yán)重影響了空氣質(zhì)量。究其原因，一方面，老圖書館墻體近地部分長時(shí)間與土壤接觸，受到來自外界空氣和地下土壤的水分侵襲；另一方面，老圖書館底部墻面與周邊植被圍合形成較為封閉潮濕的空間，逐漸成為“微氣候”區(qū)域，此現(xiàn)象加劇了水汽的積累，延長了其在近地處墻體內(nèi)部停留的時(shí)間。

除霉菌滋生問題外，門窗保溫隔熱性能也極大地影響了圖書館建筑內(nèi)環(huán)境。該建筑在建造初期使用的門窗玻璃材料為3 mm白玻，保溫性能薄弱。然而由于上海交通大學(xué)老圖書館文物保護(hù)等級(jí)較高，門窗亦是保護(hù)重點(diǎn)，無法全部更換。我們固然可以模仿原有設(shè)計(jì)方案，采用外作百葉窗實(shí)現(xiàn)保溫隔熱，但是，在技術(shù)愈發(fā)成熟的今天，或許還有新的保護(hù)技術(shù)可以解決門窗玻璃作為建筑冷橋的問題。

4" "保護(hù)利用方案的科學(xué)性體現(xiàn)

除前期勘察工作中需注意科學(xué)保護(hù)理念的應(yīng)用，在保護(hù)修繕方案的制訂過程中，同樣需要遵循科學(xué)保護(hù)的原則，因地制宜地提出相應(yīng)的保護(hù)與修繕措施，確保方案的有效性和可行性。本項(xiàng)目提出并最終使用的科學(xué)保護(hù)策略主要包括新材料應(yīng)用和新裝備應(yīng)用2個(gè)方面。

4.1" "新材料的應(yīng)用

4.1.1" "石灰基的修復(fù)材料—水硬性石灰的應(yīng)用

現(xiàn)代文物建筑修復(fù)中，修復(fù)材料多使用水泥基，具有快速修復(fù)、操作簡便、黏結(jié)性能好等優(yōu)勢(shì)，但該種材料在修復(fù)長時(shí)間后，水泥中所含鹽分會(huì)隨著水分析出，建筑表面極易出現(xiàn)返堿現(xiàn)象。

與此相比，以火山灰為基礎(chǔ)的石灰基材料，不僅具有可逆性易拆除、不易變形的特點(diǎn)，較高的透氣性也有利于保持基面干燥，減少有害物質(zhì)生成，延緩原始基面酥堿、粉化。同時(shí)，這種材料硬結(jié)速度快，半天即可達(dá)最高強(qiáng)度的60%，彌補(bǔ)了常規(guī)水硬性石灰強(qiáng)度提升太慢的問題。

4.1.2" "有機(jī)硅的修復(fù)材料—增強(qiáng)及憎水劑的應(yīng)用

該類材料較為常見，既可用于水平防潮層，阻隔地下水由墻體毛細(xì)通道經(jīng)過、防止墻體返潮，也可應(yīng)用在磚、石、粉刷層等墻面防護(hù)層的憎水劑中，同時(shí)，有機(jī)硅修復(fù)材料還可應(yīng)用于磚墻內(nèi)外表面，成為提高墻體機(jī)械性能的增強(qiáng)劑。

4.2" "新裝備的應(yīng)用

4.2.1" "墻面脫鹽系統(tǒng)

在本次保護(hù)項(xiàng)目中，該系統(tǒng)主要應(yīng)用于解決潮濕半地下室的問題。由于老圖書館的墻壁使用三匹柏油磚，隔絕地上一層與半地下部分，半地下室及地面防水效果不好，地下水通過毛細(xì)作用上升，從外墻根部析出，帶出磚內(nèi)金屬離子，導(dǎo)致磚體物理性能產(chǎn)生變化。

墻面脫鹽設(shè)備使用脈沖共振電滲技術(shù)。墻壁上需安裝一個(gè)陽極系統(tǒng)，然后通過無線除濕系統(tǒng)，在環(huán)形線圈的幫助下，產(chǎn)生脈沖電磁波，作用于墻體及空間內(nèi)帶極性的水分子，改變水分子的排列方向，使其從向上滲透轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛳?，遷移到土壤中，實(shí)現(xiàn)脫鹽、除濕、減少氡氣的效果。

4.2.2" "內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)

濕積累是誘發(fā)霉菌滋生問題的主要因素，因此解決方法首要是對(duì)墻體近地部分進(jìn)行防潮處理。

對(duì)外進(jìn)行透明憎水涂料的應(yīng)用，對(duì)內(nèi)則涂抹水硬性石灰這類耐候性較好的石灰基砂漿，有效阻隔潮氣滲透，降低霉菌風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)室內(nèi)增設(shè)內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)，對(duì)溫濕度實(shí)時(shí)檢測(cè)，并設(shè)定溫濕度標(biāo)準(zhǔn)閾值，將此類參數(shù)控制在合適的范圍，維護(hù)生活環(huán)境的持續(xù)穩(wěn)定。

5" "結(jié)論與討論

以上就是所在團(tuán)隊(duì)于老圖書館項(xiàng)目中對(duì)文物建筑的科學(xué)保護(hù)工作的一些工作方法和心得體會(huì)?？茖W(xué)保護(hù)理念作為建筑遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域的重要議題，隨著科技的不斷發(fā)展，在未來將會(huì)有更多的創(chuàng)新技術(shù)和方法應(yīng)用于文物建筑的保護(hù)。

例如，數(shù)字化技術(shù)可以用于文物的數(shù)據(jù)采集、分析和展示，為保護(hù)工作提供更加精準(zhǔn)和科學(xué)的方法。同時(shí)，新材料和新工藝的應(yīng)用也將為文物建筑的保護(hù)提供更多可能性。預(yù)防性保護(hù)也將是科學(xué)保護(hù)的一個(gè)重要方向，通過全生命周期系統(tǒng)的建立，加強(qiáng)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決潛在的問題，可以有效地減少文物建筑受損的風(fēng)險(xiǎn)，不僅能夠延長文物的壽命，還能夠節(jié)約修繕的成本和時(shí)間。

同時(shí)文物建筑的保護(hù)不僅僅是專業(yè)人士的責(zé)任，未來將會(huì)有更多的社區(qū)居民參與到文物保護(hù)的工作中。通過國際合作，引進(jìn)國外先進(jìn)的保護(hù)理念和技術(shù)，以推動(dòng)文物的國際交流和展示，提高文物的國際影響力?？茖W(xué)保護(hù)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用可更有效地促進(jìn)遺產(chǎn)保護(hù)工作的開展，有助于更好地保護(hù)和傳承人類的歷史文化遺產(chǎn)。

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