故宫博物院荣获2020年度国家科学技术进步奖一等奖

时间:2021-11-05

2021年11月3日上午,2020年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行。故宫博物院参与、东南大学作为第一完成单位的项目“中国城镇建筑遗产多尺度保护理论、关键技术及应用”获得2020年度国家科学技术进步奖一等奖(图1),这是我院首次获得此项殊荣,也是文博行业的首个殊荣。我院故宫学研究所研究馆员周乾博士作为团队成员之一获此殊荣(图2)。


图1  故宫博物院获奖证书


图2  周乾博士获奖证书


“中国城镇建筑遗产多尺度保护理论、关键技术及应用 ”项目的主要内容,是针对世界现有城镇建筑遗产保护模式和方法的技术瓶颈,首次提出城镇-街区-建筑遗产多尺度保护概念,揭示了城镇建筑遗产多尺度保护的内在机理,建立了城镇建筑遗产整体保护的理论模型,突破了城镇建筑遗产的多尺度保护关键技术瓶颈,创建了新旧共生的历史城市与本土建筑设计方法,系统建立了一套拥有自主知识产权、面向城市-街区-建筑遗产的多尺度保护理论和技术体系,并运用于北京、南京、杭州、宜兴及缅甸妙乌等多个国内外建筑遗产保护工程项目。本项目的主持人为东南大学的王建国院士,7家单位、15名专家参与了本项目。


此次申报国家科学进步奖的主要完成单位为:东南大学、中国建筑设计研究院有限公司、中国城市规划设计研究院、故宫博物院、中国科学院遥感与数字地球研究所、中国建筑第八工程局有限公司、浙江大学。主要完成人为:王建国、崔愷、赵中枢、朱光亚、陈薇、淳庆、周乾、傅大放、陈富龙、丁志强、董卫、穆保岗、张云升、张晖、李新建。


周乾博士作为项目团队核心成员之一与其他三位团队成员参会(图3)。


图3  项目团队参会成员合影


周乾博士在本项目中的主要贡献为:


1. 科学评估了中国明清官式木构古建筑的抗震机制。基于理论分析、数值模拟、静动力试验与工程实践的结合的方法,对明清官式木构古建筑在地震作用下的平摆浮搁柱底、梁柱榫卯、分层斗拱、低矮梁架和厚重屋顶的抗震性能进行了科学评价,获得了典型构造、节点的力-变形滞回曲线等耗能相关参数,对比分析了中国古代木结构与现代钢筋混凝土结构、砌体结构的抗震机制差异,探讨了木构古建不同构造蕴含的减震和隔震机制,提出了木构古建结构动力分析的简化模型。


2. 基于理论分析与静力试验相结合的方法,科学评价了木构古建采用传统铁箍墩接和包镶法加固古建筑糟朽柱根、传统扒锔加固古建筑榫卯节点的有效性和适用范围,提出了基于“包裹”理念的榫卯节点加固的改进方法,即改变传统加固方法中将铁件“钉”入木构件的理念,采用铁质的榫卯,通过搭扣连接、包裹在节点外表面的方式进行加固,并进行了科学论证。该方法满足加固效果好、不破坏文物、加固件易更换、对文物外观影响小等需求,提升了我国木结构文物的科学保护水平。


3. 建立了木构古建的精细化有限元模型。基于木材三维各项异性特点,引入木材非线性本构模型,考虑木构件之间的接触作用,合理化划分模型网格,并通过调整木材本构模型来考虑单元尺寸的影响,建立了明清官式木构古建筑不同构造、节点及结构整体精细化有限元分析模型。上述模型有利于全面、深入地探讨木构古建筑地科学抗震机制和科学保护的有效方法。


国家科学技术奖属于我国最高科技奖。要摘取这项桂冠,需经过重重筛选。其评选流程为:省级政府、国务院有关部门推荐或最高奖获得者个人推荐——院士、专家对推荐人选进行咨询、打分——国家最高科技奖励评审委员会评选——国家科技奖励委员会审定——科技部核准——报国务院批准——国家主席签署证书,颁发奖金。


我院获得国家科学技术进步奖一等奖的殊荣,既是动力,也是责任。这将进一步激励我院科研工作者不懈努力,勇攀科学高峰,为使我院文化遗产保护更加科学化而拼搏奉献、努力奋斗。

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