博物馆的“私人订制”——文物防震

    目前国内文物防震保护市场饱和度近乎于零，希望更多拥有高精尖技术的企业投入该领域，用一份努力换来十分回报。

    博物馆是展示人类文明历史的窗口，是保存、维护馆藏文物的基地。然而，2008年汶川地震中，仅仅国宝级馆藏文物损毁就在2000件以上。这些可移动文物，如果用拍卖市场价衡量，每件价值可能都在千万元以上，比博物馆本身的价值还高。况且文物具有不可复制性，实际上其价值是不能用金钱衡量的，一旦损毁，便是民族与国家不可挽回的的损失。

    文物防震：先要有理念

    博物馆是展现社会历史文明和社会发展过程的窗口，如果将大量可移动文物集中到博物馆中保存，虽然有利于文物保护修复和日常防护管理，但是却增加了文物在地震时大规模损毁的可能。

    中国航空规划建设发展有限公司（下文简称中航建发）是中国航空工业集团公司直属的集咨询设计、工程总成、设备总成三大业务领域为一体的专业化公司，同时在文物防轨道交通振动、博物馆防震技术研究与产品开发方面具有丰富的理论和实践经验。2007年11月中航建发中标成都市博物馆设计项目，本来定于次年启动设计，但就在专家评标后，面向市民公示的最后一天，汶川地震发生了。

    中航建发首席专家、总结构师葛家琪提起这个项目还记忆犹新。本来，成都市博物馆就是一个非常复杂的建筑，地下有地铁贯通，首先要解决的是轨道交通运营引发的振动问题，而地震一来，原先没有被提到议事日程的博物馆及文物防震反而成了博物馆安全与否的当务之急。国家文物局和地方文化局对设计单位提出了困惑，“为什么地震后，依据我国抗震规范建造的房子往往没问题，文物却都损坏了呢？”

    据葛家琪介绍，我国现有的建筑工程规范体系下，各大博物馆都是被单纯作为建筑工程来建设。根据规范要求，连博物馆门口的门房都有设计、施工质量规范强制要求，有质量检查和验收，但对摆放其中的文物安全却没有衡量标准，更没有资金投入。博物馆本身并不是简单的一个建筑，它捍卫的是人类思想与智慧的结晶——文物。一旦文物集中损坏，博物馆也就失去了存在的价值。如果博物馆中的馆藏文物没有一个防震安全评价体系，没有一套完整的科学保护措施，建设博物馆对保护文物又有什么意义呢？

    我国近年基本每年都有200多个博物馆建成，然而，博物馆的文物保护人员却对文物缺乏防震概念。葛家琪介绍说：在国际上，文物防震做得最系统的是美国和日本的大部分私人博物馆，而最初，公司与博物馆之间进行的是企业行为与业主行为。在国家对文物防震没有具体规范的情况下，中航建发与成都文化局、成都市博物馆决定要推动这件事情。通过与国家文物局专家进行的一系列对接，中航建发积极参与了国家住建部标准《博物馆建设标准》、国家文物局行业标准《馆藏文物防震规范》等编制。企业本身投入巨大，在此期间做了大量的理论分析，利用与清华大学合作的博士后工作站，专门对馆藏文物防震规范进行了研究。

    有了理念，自主研发防震产品

    目前国内文物防震保护市场饱和度近乎于零，希望更多拥有高精尖技术的企业投入该领域，用一份努力换来十分回报，这不仅能解决文物防震的诸多问题，而且可以提高国民的防震减灾和文物保护意识，由抢救性向预防性转变。

    中航建发工程技术研究院结构室主任马伯涛博士说：文物防震的核心技术是振动控制，其最早来源于一些车载工具防振。为了改善车辆的舒适性，减少振动给人带来的不适，出现了系列减振弹簧等措施。减振技术在上世纪70年代被移植到桥梁和建筑领域，最典型的例子就是美国世贸双塔，为了应对飓风造成的影响，真正地把振动控制技术应用于建筑消能减振。

    汶川地震后，大多数专家认为短期内周围不会再发生大的地震，然而，2013年4月20日雅安7.0级地震震动了四川。雅安市博物馆也成为了国家文物局和工信部指导下全国第一个防震项目。随后，国家文物局预防性保护批了近10个博物馆开展防震预防，如成都博物馆、云南省博物馆等。

    葛家琪说：日本、美国做了至少20年文物防震，我国在大学、科研机构也进行了将近10年，但没有系统化的研究和自主知识产权，更没有产业化。虽然国内有文物防震相关产品出售，但大多代销的是流水线定型生产的日本产品，最便宜的一套也要5万元。2013年年初，工信部和国家文物局对文物预防性保护列了四个专项，防震是其中一项，模式是产学研用，每个专项有2~3个中标单位，其中就有中航建发公司。葛家琪说：之前的模式大多是产学研，大学与科研机构研究产品，最终却不了了之，无法衔接企业生产并被博物馆接受投入使用。而这次是真正地把用户需求放在了首位，企业不仅订立了规范、标准，而且研究出了产品并进行了实际应用。通过地震模拟实验，我们可以看到采用了隔震装置的文物，在经历地震的时候依然稳固。

    文物防震为什么要“私人订制”

    外国的隔震产品大多是批量生产，不顾及博物馆和文物的个性，在中国只出售商品而缺乏安全服务。但是地面的地震动能量输入与经过建筑物的能量是不同的，地震波经过房子的不同地方，动力特性或者说频率都是不一样的。地震波中有很多不同振动频率的成分的混合体，当地震波到达展柜底下时，与房子的自振频率相近的部分会放大，而不同的部分会被隔离掉。类似士兵过桥的共振效应，十几吨重的卡车过桥没问题，但士兵有规律的跑步却可能使桥倒塌。房子的共振因素需要被考虑进来，因为它不是小范围的影响因素，甚至可能是放大地震波，从而成为文物损坏的罪魁祸首。为此，针对每个馆藏文物均应进行“震源+馆舍+展具+文物”全系统安全目标地震作用全过程性能分析及个性化安全设计。而中航建发做成的产品正是根据不同博物馆，甚至不同文物，按照业主的要求进行不同的设计，堪称是博物馆的“私人订制”。

    产品能防几级地震，并不是一定的，好的产品能削减一半以上的地震动能量。地震释放能量叫震级，任何一个物件防地震叫抗震设防烈度。设防烈度每增大一级，地震能量乘以2，削减一半的能量就意味着降低了一度地震。安全系数的提升依赖于能力的提升。中航建发博物馆文物防震工作方式为：先到现场进行动力实测，测房子在地震时可能发生什么响应，通过预测和概率分析，将该地可能发生的地震波和馆舍结构输入计算机中开展仿真模拟测试，把房子的震动响应、各楼层的振动响应、展柜的震动响应都分析出来，据此设计开展展陈设计，将重点文物安放在安全的区域，并且设计出与每件文物配套的防震措施和产品。

    开始时，相关专家、业主也曾对中航建发团队的“私人订制”产生怀疑，他们的观念认为防震应该有固定化的产品，只要买了产品就是万事大吉。正确的回答是：“你们要的是产品还是安全？”的确，用一套产品“打遍天下”太有风险，现在的技术能够实现预测出地震波经过博物馆每一点的频谱规律，能够为每件文物量体裁衣，不能因为国外标准不是这样，或者国内少有企业做得出来，而否认这种合理做法的存在。定型产品方便快捷，但是有可能起反作用。中航建发团队倡导“产品+安全服务”，而且造价也大致与日本产品持平或更低，提供的却是更多的安心与安全。

    于私而言，做文物防震对公司本身的发展有利；于公而言，作为央企，需要肩负起社会的责任感。面对博物馆与文物的“私人订制”，使我国在文物防震领域跻身世界领先地位。而防震安全是基于建筑力学和机械力学的一个交叉领域，中航建发在设计建筑时无意介入了这个领域，却意外地成为了该领域的领头羊。