学科专业评审组:工程建设组
项目名称:典型文物建筑预防性保护关键技术及应用
提名单位: 陕西建工集团股份有限公司
提名等级:一等奖
提名单位意见: 该项目针对典型文物建筑预防性保护的关键技术及应用开展了系统性、先导性和创新性研究。攻克了文物建筑结构“监测诊断-预警分级-修复提升”的技术难题,取得了突破性的创新成果:提出了基于灾害诱因及防灾目标导向的典型文物建筑灾变监测技术及系统,实现了典型文物建筑的数字智能化监测;提出了典型文物建筑强致灾因子关联指标识别与预警技术,阐释了多灾作用下的文物建筑致灾机理,精准判定了特征预警指标;研发了面向砖石质文物建筑修复的新型材料与结构增强技术,形成了适应于同类文物建筑预防性保护的成套标准化技术体系。将研发成果应用于国家、行业及地方的技术标准中,共颁布各类标准6部,指导文物建筑预防性保护技术的推广应用;获授国家专利、软件著作权等知识产权23项,推动我国文物建筑预防性保护技术体系的不断完善,实现了从“抢救性保护”向“预防性保护”的跨越融通发展。技术成果已在西安大(小)雁塔、兴教寺塔、西藏布达拉宫、西安城墙、水陆庵等34个项目中推广应用,产生了显著的社会及经济效益。
项目简介:

客观评价:

应用情况和效益:

主要知识产权和标准规范等目录:

主要完成人:
  1. 姓名:田鹏刚
    排名:1
    行政职务:子集团总经理
    技术职称:正高级工程师
    工作单位:陕西省建筑科学研究院有限公司
    对本项目技术创造性贡献:项目总负责,对项目的策划、组织到实施全面负责,在砖石古塔、砖-土城墙、砖木城楼及石窟等典型文物建筑病害调研分析、归纳总结及预防性保护技术创新方面工作突出,基于复杂环境下砖-木楼阁病害特征与现役评估,提出判定复杂环境振动作用下砖木结构古建筑灾变风险的方法与标准以及动载致灾特征指标识别技术。佐证材料:必备附件1-1,1-2;其他附件4-4,5-6,5-8,7-1,7-3,7-4。
    曾获国家科技奖励情况:陕西省青年科技新星、陕西省青年科技奖、中国中西部地区土木建筑杰出工程师、陕西省科学技术奖二等奖 、陕西省创新人才推进计划中青年科技创新领军人才 、西安英才计划领军创新人才、西安市高层次人才地方级领军人才、西安市高层次人才国家级领军人才、秦创原创新人才
  2. 姓名:卢俊龙
    排名:2
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西安理工大学
    对本项目技术创造性贡献:依托主持完成的国家自然科学基金项目(51308455)、陕西省重点研发计划项目(2022SF-376)与陕西省自然科学基础研究计划课题(2018JM5111),完成了砖石古塔子结构缩尺模型拟静力试验,明确古塔地震破坏的模式与特征性能指标,实现了砖石古塔地震损伤的全过程分析,提出砖石古塔基于动力监测与拟静力试验的地震致灾脆弱区判定方法(对应“四、主要科技创新”中第1条第1款);完成了古建筑砌筑灰浆性能测试与提升方法研究,明确影响灰浆力学性能的指标,提出适用于文物建筑砌体修复需求的灰浆性能改进方法。佐证材料:必备附件2-1;其他附件4-1,其他附件5-1,5-3,5-4,5-8,5-9。
    曾获国家科技奖励情况:无
  3. 姓名:常鹏
    排名:3
    行政职务:无
    技术职称:副教授
    工作单位:北京交通大学
    对本项目技术创造性贡献:作为本项目的主要完成人,负责古建砖-木楼阁预防性保护理论分析与灾变监测技术及系统状态评估等研究方案与技术路线的实施。对本项目主要学术贡献包括:揭示了木结构松动残损下箍头榫节点抗震性能劣化机理,提出了残损木构节点的新型阻尼器性能提升方法,解决了灾害预防目标的结构动态监测技术的关键难题,将基于无监督超分辨率重建技术的结构微裂缝高精度监测系统应用于工程实践。在本成果研究方向上发表期刊论文5篇,授权发明专利2项,为本成果科技创新做出了重要贡献。佐证材料:其他附件4-2,4-3,5-2,5-12。
    曾获国家科技奖励情况:2022.09 中国测绘学会:测绘科学技术奖 二等奖
  4. 姓名:钱春宇
    排名:4
    行政职务:院长
    技术职称:教授级高工
    工作单位:机械工业勘察设计研究院有限公司
    对本项目技术创造性贡献:在本项目中对砖石类城墙预防性保护理念的确立、体系的总结提炼以及预防性保护的实践落实起到了关键作用,开发了四色分级预警体系与水致灾害监测与预警体系,提出了砖-土城墙结构水致灾害预警指标及临界阈值判定技术。同时,研发了满足文物建筑砌体修复的仿古砖材与灰浆,为项目研究成果做出有益的贡献。佐证材料:其他附件3-2,5-14,5-15,5-16,7-2。
    曾获国家科技奖励情况:1、2012年度 浙江省科技进步一等奖项目名称“交通荷载作用下软土地基沉降、振动理论及控制技术”,排名第六,证书编号:12001004-3; 2、2012年度 陕西省科技进步二等奖 项目名称“滑动测微技术在黄土桩基工程中的应用研究”排名第六,证书编号:2012-2-070-R6; 3、2019年度 陕西省科技进步一等奖 项目名称“古建筑抗震及振动控制关键技术与应用”排名第三,证书编号:2019-J-4104-1-D01。
  5. 姓名:邵定安
    排名:5
    行政职务:副院长
    技术职称:研究员
    工作单位:陕西省文物保护研究院
    对本项目技术创造性贡献:针对石窟结构病害评估与修复技术,总结出石窟结构灾变机理;分析修复材料的化学组成、赋存环境、材料间的相似相容性原理,研发出具有抗冻融、抗盐结晶、疏水、自增强、耐老化等自增强与耐候性的多元保护修复材料。佐证材料:主要科技创新1.2.4,1.3.2。
    曾获国家科技奖励情况:2022年“秦始皇帝陵园出土彩绘青铜水禽制作工艺及相关问题研究”获得陕西省哲学社会科学优秀成果奖,一等,为项目负责人; 2019年“陕西神木石峁遗址皇城台考古发掘”获得全国十大考古新发现,为主要参与人; 2019年“寨头河:陕西黄陵戎人墓地考古发掘报告”获得陕西省哲学社会科学优秀成果奖,二等,为主要参与人
  6. 姓名:边兆伟
    排名:6
    行政职务:子公司总经理
    技术职称:正高级工程师
    工作单位:陕西省建筑科学研究院有限公司
    对本项目技术创造性贡献:完成人对西安钟鼓楼等典型砖-木楼阁进行稳定性和安全性进行全面评估,通过对砖-木楼阁古建筑进行变形及振动监测,实现了复杂环境作用下木结构古建筑潜在灾变风险分析和精准预测。通过评估古建筑的基础、木构架以及围护结构在环境作用下的变形情况,精确与全面掌握其结构健康状态,开展木构架抗侧向变形能力评估研究,提出判定复杂环境振动作用下砖木结构古建筑灾变风险的方法与标准。佐证材料:其他附件7-3,7-4。
    曾获国家科技奖励情况:2021年被陕西省土木建筑学会授予“第六届陕西省土木建筑优秀总工程师(项目总工)”, 2020年被陕建控股集团授予“优秀科技工作者”,2024年度华夏建设科学技术奖二等奖 陕西省土木建筑科技进步奖二等奖
  7. 姓名:谢启芳
    排名:7
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西安建筑科技大学
    对本项目技术创造性贡献:完成人在砖-木楼阁性能修复与提升方面,建立了以木构架为核心的整体性能修复与提升技术体系,通过针对性加固、材料性能优化及构造细部改进,实现了木构架承载力、延性及整体协同工作的全面增强,为砖-木楼阁的长期安全性与耐久性提供了可靠保障。佐证材料:其他附件5-17,5-18,5-19,6-15。
    曾获国家科技奖励情况:无
  8. 姓名:员作义
    排名:8
    行政职务:子公司副总经理
    技术职称:高级工程师
    工作单位:陕西省建筑科学研究院有限公司
    对本项目技术创造性贡献:完成人深入探究结构的病害特征,对典型砖-木楼阁开展了细致的病害检测与动态监测,采用精细化数值模拟方法,考虑了风荷载、地震作用、列车动载等多种动载耦合工况,输入环境及振动等关键监测参数,计算结构的动力特性与动态响应,提出了砖-木楼阁动载致灾特征指标识别技术。佐证材料:其他附件7-4。
    曾获国家科技奖励情况:无
  9. 姓名:王龙
    排名:9
    行政职务:主任
    技术职称:高级工程师
    工作单位:机械工业勘察设计研究院有限公司
    对本项目技术创造性贡献:在本项目中与第4完成人前春宇共同负责开发了四色分级预警体系与水致灾害监测与预警体系,提出了砖-土城墙结构水致灾害预警指标及临界阈值判定技术。同时,研发了满足文物建筑砌体修复的仿古砖材与灰浆,为项目研究成果做出有益的贡献。佐证材料:其他附件7-2,7-16。
    曾获国家科技奖励情况:无
  10. 姓名:董少华
    排名:10
    行政职务:副主任
    技术职称:副研究员
    工作单位:陕西省文物保护研究院
    对本项目技术创造性贡献:结构安全性勘察评估及变形监测,探究石窟风化的宏观病变特性,依据典型砂岩质石窟宏、微观风化特征分析,提出石窟风化状况与岩石所处地层、岩性的关系模型,实现石窟结构基于材料劣化与结构局部失稳分析的病害分级方法。佐证材料:其他附件5-22~5-24。
    曾获国家科技奖励情况:无
  11. 姓名:陈平
    排名:11
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:陕西普宁工程结构特种技术有限公司
    对本项目技术创造性贡献:主要负责项目研究成果的推广与实际应用工作,通过在典型工程中的示范应用、技术标准的转化以及行业内的宣传交流,推动研究成果由科研走向实践,为成果的落地实施和价值转化作出了积极而有益的贡献。佐证材料:其他附件1-22~1-36。
    曾获国家科技奖励情况:2009年国家科学技术进步奖(三高地区军队营房修建技术研究)二等奖 2009年陕西省科学技术奖(生态节能复合墙抗震理论研究与应用关键技术)贰等 2002年西安市科学技术进步奖(西安地区古建筑抗震研究保护项目)三等奖
  12. 姓名:赵强
    排名:12
    行政职务:无
    技术职称:正高级工程师
    工作单位:陕西省文物保护研究院
    对本项目技术创造性贡献:完成人针对石窟结构病害评估与修复技术,带领团队对陕北地区18处典型石窟的宏观与微观风化特征进行深入分析,总结出石窟结构灾变机理,提出了石窟岩体在环境作用下的风化及破裂变形监测技术及裂隙生长特征变形识别技术;同时,分析了修复材料的化学组成、赋存环境、材料间的相似相容性原理,研发出具有抗冻融、抗盐结晶、疏水、自增强、耐老化等多重保护功能的材料。最终,形成了一套针对石窟裂隙、起翘和空鼓部位的加固修复技术。佐证材料:必备附件:1-1。
    曾获国家科技奖励情况:2021年“山西临汾尧都区东羊后土庙修缮项目”获得国家文物局优秀古迹遗址保护项目,为项目负责人;2021年“扬州隋炀帝萧皇后墓出土冠饰保护修复”入选由中国文物学会、中国文物报社主办的“2021全国十佳文物藏品修复项目”,为项目负责人;2021年“中国佛教石经·陕西省·第一卷”获得陕西省委宣传部2021年全省优秀外宣品,三等,为项目负责人。
  13. 姓名:陈一凡
    排名:13
    行政职务:无
    技术职称:高级工程师
    工作单位:陕西普宁工程结构特种技术有限公司
    对本项目技术创造性贡献:主要负责项目研究成果的推广与实际应用工作,通过在典型工程中的示范应用、技术标准的转化以及行业内的宣传交流,推动研究成果由科研走向实践,为成果的落地实施和价值转化作出了积极而有益的贡献。佐证材料:其他附件1-22~1-36。
    曾获国家科技奖励情况:无
  14. 姓名:毛冬旭
    排名:14
    行政职务:无
    技术职称:工程师
    工作单位:陕西建科建设特种工程有限公司
    对本项目技术创造性贡献:主要负责砖-木楼阁稳定性分析工作,涵盖结构受力机理研究、变形与破坏模式识别、数值模拟与现场监测比对等内容,为评估结构整体安全性、揭示潜在薄弱环节以及制定针对性的加固修复方案提供了科学依据。佐证材料:其他附件7-4。
    曾获国家科技奖励情况:无
  15. 姓名:刘忠华
    排名:15
    行政职务:无
    技术职称:无
    工作单位:陕西省建筑科学研究院有限公司
    对本项目技术创造性贡献:主要负责项目研究成果的推广与实际应用工作,通过在典型工程中的示范应用、技术标准的转化以及行业内的宣传交流,推动研究成果由科研走向实践,为成果的落地实施和价值转化作出了积极而有益的贡献。佐证材料:其他附件1-4,1-17。
    曾获国家科技奖励情况:无
主要完成单位及创新推广贡献:
  1. 单位名称:陕西省建筑科学研究院有限公司
    单位贡献:1)制定了项目的总体战略规划,明确了研究目标、技术路线及实施步骤。通过整合多学科资源,包括结构工程、材料科学、环境监测及文物保护等领域的专家团队,确保了项目的高效推进和研究成果的跨学科融合。 2)主导了静-动联合测试技术的创新应用,不仅提升了地震灾害风险预测的准确性,还建立了基于楼层变形与应力的抗震能力评定方法,成果应用于西安小雁塔、兴教寺塔、八云塔等国家重点文物保护单位;推动了“水-土-环境”作用耦联监测预警及修复技术的研发,建立了高精度监测系统和四色分级预警体系,有效提升了城墙保护的智能化水平,成果应用于西安城墙等国家重点文物保护单位;开发环境作用下基于变形及振动监测的灾变风险预测技术,提出判定复杂环境振动作用下砖木结构古建筑灾变风险的方法与标准,成果应用于西安钟、鼓楼等国家重点文物保护单位。 3)组织团队对砖石古塔、砖-土城墙、砖木城楼及石窟等文物建筑的病害调研结果进行了系统归纳与总结,提炼出共性问题与解决方案,形成了具有普适性的预防性保护技术体系。同时,我积极推动研究成果的转化应用,为西安城墙、陕北石窟等多处文物古迹的保护提供了技术支持。

  2. 单位名称:西安理工大学
    单位贡献:围绕砖石古塔地震灾害预防的关键技术问题,完成了兴教寺玄奘塔子结构缩尺模型拟静力试验与数值模拟分析,得到了砖石古塔地震破坏的典型模式与特征,明确了砖石古塔抗震性能指标的确定方法;完成了基师塔缩尺模型振动台试验与损伤过程分析,确定了基于模态柔度曲率的损伤识别参数;完成了八云塔等典型古塔的原位动力测试,并依据动力特性测试结果对数值模型进行校准,进行古塔结构地震损伤分析,明确古塔地震损伤累积模式。针对砖石古塔结构修复的关键技术,开展古建筑砌筑灰浆基本力学性能与提升方法研究,完成了灰浆配合比设计及力学性能测试、微观结构测试分析,明确了影响糯米灰浆性能的关键因素。综合上述研究工作,提出砖石古塔基于动力测试与拟静力试验的地震致灾脆弱区判定方法与古建筑砌筑灰浆性能提升技术,形成砖石古塔地震灾害预防关键技术,发表论文10余篇,授权专利1项,培养研究生10余名,成果应用于西安小雁塔、兴教寺塔、八云塔等国家重点文物保护单位。

  3. 单位名称:北京交通大学
    单位贡献:北京交通大学作为主要完成单位,其成员在负责古建砖-木楼阁预防性保护理论分析与灾变监测技术及系统状态评估等研究方案与技术路线的实施。对本项目主要学术贡献包括:揭示了木结构松动残损下箍头榫节点抗震性能劣化机理,提出了残损木构节点的新型阻尼器性能提升方法,解决了灾害预防目标的结构动态监测技术的关键难题,将基于无监督超分辨率重建技术的结构微裂缝高精度监测系统应用于工程实践。

  4. 单位名称:机械工业勘察设计研究院有限公司
    单位贡献:砖-土城墙结构受环境作用与生产活动的影响,墙体易出现沉降、开裂和地下水渗流等病害;针对西安城墙的病害特征,全面评估护城河及地下水等周边水体对城墙结构安全的影响,开发了四色分级预警体系与水致灾害监测与预警体系,能够及时发现城墙存在的安全隐患,发表了《西安城墙变形监测四色分级预警体系研究及推广应用》;基于“修旧如旧”的修复原则,对古建筑砖材及灰浆的材料成分、施工工艺以及修复技术进行了细致的研究,通过深入分析这些材料的物理力学性能,确保了在修复过程中能够最大程度地保留城墙的历史风貌和文化特色,同时提升了其稳定性和耐久性。成果应用于西安城墙等国家重点文物保护单位。

  5. 单位名称:陕西省文物保护研究院
    单位贡献:本项目在结构安全性勘察评估、变形监测、风化病害调查与分析、病害分级方法以及新型修复材料的研发与应用等方面均取得了重要的技术创造性贡献,为陕北地区乃至全国范围内的砂岩质石窟保护提供了有力的技术支持和示范案例。 通过综合运用地质学、岩石力学、环境科学等多学科手段,对陕北地区典型砂岩质石窟的风化病害进行了全面深入的调查。不仅关注石窟风化的宏观病变特性,还深入到微观层面,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等现代分析技术,揭示了风化过程的微观机制;开发了基于材料劣化程度和结构局部失稳风险的石窟病害分级方法。该方法综合考虑了石窟材料的物理力学性能变化、结构损伤情况以及环境因素对石窟稳定性的影响;通过建立病害分级标准和评估流程,为制定科学合理的修复方案提供了有力支持。针对陕北砂岩特有的抗冻融、抗盐及裂隙加固等修复需求,研发了多种新型修复材料,能有效解决砂岩石窟在极端环境下的风化问题。成果应用于陕北多处石窟建筑中。

  6. 单位名称:西安建筑科技大学
    单位贡献:主要负责砖-木楼阁性能修复与提升相关研究工作,系统建立了以木构架为核心的整体性能修复与提升技术,涵盖受损构件修复、节点连接优化及整体协同能力增强等方面。通过该技术的构建与应用,有效提升了砖-木楼阁的承载力、稳定性与耐久性,为项目研究成果的形成与推广应用作出了积极而有益的贡献。

  7. 单位名称:陕西普宁工程结构特种技术有限公司
    单位贡献:主要负责项目研究成果的推广与应用工作,围绕典型工程实践、技术标准转化及行业交流等环节,将项目应用于15个项目中,推动研究成果在更广领域实现落地应用,不仅验证了技术的先进性与可行性,也促进了成果的示范效应与价值转化,为项目研究成果的推广实施作出了积极而有益的贡献。

  8. 单位名称:陕西建工控股集团未来城市创新科技有限公司
    单位贡献:负责监测预警系统平台的研发工作,围绕系统架构设计、核心功能开发与数据智能化处理等方面开展研究,建立了适用于文物建筑病害监测与风险预警的一体化技术平台。该成果有效提升了项目成果的工程应用价值与推广潜力,为研究工作的顺利实施和成果转化作出了积极而有益的贡献。

  9. 单位名称:陕西建科建设特种工程有限公司
    单位贡献:主要负责砖-木结构稳定性分析工作,重点开展结构受力特征研究、变形与破坏模式判定以及数值模拟与实测数据对比分析,系统揭示了砖-木结构在复杂荷载作用下的稳定性机理。相关成果为结构安全评估和加固修复策略的制定提供了科学依据,为项目研究成果的形成与完善作出了积极而有益的贡献。

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处