科技賦能讓博物館文物在地震來襲時“金身不倒”
陳列在博物館展柜里的文物,除了預防人為破壞風險外,要怎樣躲過突如其來的地震等自然災害帶來的損害?10月20日,“2024文物防震技術國際學術研討會”在成都博物館舉行,海內外學者分享文物防震最新成果。記者采訪了解到,為確保文物安全,四川近年推進文物防震工作,在科技助力下,如今已基本可以保證地震來襲時文物“金身不倒”。
防震從博物館建筑抓起
2008年,在突如其來的“5·12”汶川特大地震中,包括都江堰二王廟等在內的不可移動文物損毀嚴重。盡管廣大博物館防震級別很高,但此次地震仍造成2700多件館藏文物震損。如何有效規避地震對文物造成不可逆的損害?
“‘5·12’汶川特大地震發生后,正在進行建筑設計的成都博物館便開始探索館舍、柜架和文物本體一體化防震,借助新的技術和抗震方法保護文物。”文物防震國家文物局重點科研基地主任葛家琪介紹,這是中國第一座采用這種模式進行設計和建設的博物館。
研究人員結合模型試驗和大量震害分析研究發現,要減輕文物在地震中受到的沖擊力,博物館建筑進行整體基礎隔震相當重要。因此,成都博物館在開挖地基時,便在建筑地基基礎與上部結構之間設置了361個隔震橡膠支座,從源頭上減小地震能量輸入。這個館舍基礎隔震的措施,可以保證博物館在地震烈度達到8度時依然安全。
成都博物館還緊鄰成都地鐵2號線,最近處距地鐵軌道只有18米,會不會受到地鐵運行時震動的影響?研究團隊由此展開“地鐵列車—軌道結構—隧道—周圍土體—基礎—建筑物結構”這一復雜的動力學體系的數值模擬和現場試驗,有針對性地采取減震措施。成都博物館副館長段楊波介紹:“地鐵施工方在靠近成都博物館一側的地鐵軌道上加裝了浮置板,設計了隔震溝和重型建筑底板;在博物館北側設計了跨度33米的懸挑結構,有效避免了地鐵運行震動對文物的威脅?!?/p>
近年來,越來越多的博物館在館舍建筑施工前,開始關注震動源研究。四川博物院文保中心持續對成都地鐵13號線施工震動、博物館日常運行震動等進行監測和評估,確認博物館建筑內施工和開放伴隨的震動是四川博物院目前的主要震動源,為規范館內施工以及文物展陳時的隔震措施提供了依據。
文物防震有了“私人定制”
除博物館建筑防震外,還要對陳列在博物館內的文物采取隔震措施。為了確保萬無一失,多家博物館的文物防震措施已精細化到為重要文物進行“私人定制”的地步。
記者了解到,即使博物館建筑在地震中沒有倒塌,但受地震波沖擊時,博物館展廳和庫房里的文物也可能因劇烈晃動而“摔倒”。“傳統的物理防震方法有拴綁、卡固、支架等措施,它們運用于震損風險小且本體材質及受力性能好的文物時,可起到防震作用。但對于一些體型巨大或重型的文物,顯然傳統方法遠遠不夠?!比嵌巡┪镳^副館長余健介紹,三星堆博物館新館修建時就將防震烈度提高到8度,但在對建筑進行結構動力特性檢測時,還發現不同展廳和樓層對地震的響應分析各不相同?!拔覀兏鶕奈锼幍臉菍游恢?、展柜形式、文物特點等,分別計算地震危險程度系數,并采取相應的防震措施?!?/p>
三星堆博物館的眾多國寶級文物中,體型較高的青銅大立人以及不規則文物青銅神樹等,都是震損風險較大的文物。實驗結果顯示,地震時青銅神樹會出現大幅度搖晃,搖晃位移超過2.76米,樹枝在此過程中變形較大,存在倒塌或折斷風險。為保護國寶,三星堆博物館新館為重點文物定制設計26臺防震展柜。其中青銅神樹展柜高達6米、直徑4米、重達7噸。這個展柜防震的秘密便在展柜底部——這里共配置7臺防震裝置和6臺滑板裝置,它們形成整體的防震平臺。實驗顯示,通過平臺隔震后,青銅神樹的最大位移只有63.5厘米,且基本處于平動狀態,摔碎的風險大幅降低。
成都博物館的鎮館之寶石犀,其隔震方式和青銅神樹大同小異。有防震裝置卸掉地震波,地震來襲時的石犀就仿佛“懸置”,拒絕和地面一起“搖擺”,也就不會發生傾覆。此外,石犀的四足還安放在特制的凹槽并設置雙向卡具,防止在地震作用下發生滑移。
據介紹,目前四川新建的博物館已開始陸續引入類似的文物防震技術,運用了該技術的雅安市博物館、甘孜藏族自治州博物館在近年超過6級的地震中,文物無一震損。阿壩州馬爾康直波碉樓群中一處傾斜兩米多的石碉,也將通過“豎向拉索”“內鋼箍”等方式,增加其穩定性。(四川日報全媒體記者 吳曉鈴)
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