“十一五”国家科技支撑计划课题“铁质文物综合保护技术研究”通过验收

来源: 国家文物局课题办    发表日期:2009-08-11

  
  2009年6月16日,国家文物局组织专家在北京召开“十一五”国家科技支撑计划课题“铁质文物综合保护技术研究”(编号:2006BAK20B03)结项验收会议。课题负责人马清林研究员代表课题组汇报,与会专家仔细审阅研究报告,认真听取汇报,积极质询之后,对课题取得的研究成果给予充分肯定,一致认为课题组圆满完成课题任务书的预定目标,同意课题通过结项验收。

  “铁质文物综合保护技术研究”课题于2006年12月立项,承担单位为中国文化遗产研究院,合作单位主要有中国国家博物馆、北京科技大学、哈尔滨工业大学和河北省文物保护中心,并联合北京化工大学、广州白云文物保护工程有限公司、沧州市文物局、北京戴世达数码技术有限公司、中科院深圳先进技术研究院、奥汰尔工程软件(上海)有限公司等单位共同参与。在国家文物局相关司处领导的重视和支持下,在柯俊、曹楚南和沈世钊三位院士和王丹华研究员、陆寿麟研究员和韩汝玢教授的指导下,积极采纳以故宫博物院宋纪蓉研究员为组长的第三方评估咨询专家组的建议,坚持国际合作,圆满完成课题研究任务。

  “铁质文物综合保护技术研究”课题在国内外铁质文物研究成果文献调研的基础上,深入研究了铁质文物制作材质和工艺、铁质文物保护材料和实施工艺以及室外大型铁质文物结构加固技术。通过广泛采集文物样品,利用科学仪器分析和表征,总结了中国古代大型铁质文物材质和制作工艺,分析了铁质文物腐蚀产物与环境的关系;通过模拟试样制作、实验室模拟试验、室外环境暴晒试验、科技保护示范实施等系统科学的方法,研发了一系列铁质文物除锈、脱盐、缓蚀和封护的材料及实施方法,取得了大量具有自主知识产权的研究成果,并应用于铁质文物保护示范,获得了良好效果。

  课题组开发了新材料、新配方、新工艺共10项,并申请了发明专利;完成了1项行业标准和2项行业标准草案;培养了1名博士研究生和8名硕士研究生。

  课题以沧州铁狮子为例,示范性地开展了室外大型铁质文物保护技术的研发与综合运用,完成了室外大型铁质文物的实物三维激光扫描、高精度三维网格几何建模,有限元模型建立,以及现状稳定性分析与加固方案设计等关键技术的无缝对接,为解决沧州铁狮子多年来面临的保护难题创造了基础条件。

  1、完成了全部基于三维激光扫描点云的高精度沧州铁狮子现状数值仿真模型。
  2、在三维数值模型基础上,结合贴图技术及行业标准《馆藏铁质文物病害与图示》,完成了沧州铁狮子病害及铸造缺陷三维表达并制作动画演示。
  3、在沧州铁狮子现状三维数值模型基础上形成有限元模型,进行了静力(自重、自重加风载荷)与动力情况下稳定性分析,并评定了目前支撑状况下铁狮子的结构安全性。认为拆除现有内、外支撑,重新设计加固支撑方案是必要的。
  4、在力学分析的基础上,提出了铁狮子现有内部支架和外部支架的拆除顺序。
  5、在有限元结构分析基础上提出了两套沧州铁狮子结构加固方案,均能满足力学结构要求,可以应用于铁狮子加固中。其中方案一完全采用钢管连接,通过合理安排吊点,将铁狮子重量传递到支架上,莲花盆与头部荷载直接传至内部钢管,不再传至狮身。狮身不会出现拉应力,同时结构简单,较易制作加工。
  6、在沧州铁狮子结构加固方案结构分析基础上,完成节点概念设计及内支架建模,并完成支架施工安装程序的计算机模拟动画演示。
  7、完成了室外大型铁质文物从结构安全到保存环境控制、保护干预史、历史沿革、形制探索等方面的整体保护研究。在沧州铁狮子腐蚀机理分析基础上,提出了对其室内保护的设想,完成了保护棚方案示意图。
  8、完成并掌握了室外大型铁质文物结构健康监测系统的研发、安装、监测与分析成套技术。
国家文物局副局长张柏表示,“铁质文物综合保护技术研究”课题的结项不是最终目的,课题组要继续完善铁质文物基础数据库建设,开展铁质文物保护技术规范编制与成果推广,培训保护专业人才队伍。

  总之,“铁质文物综合保护技术研究”课题在铁质文物病害分类与图示、分析检测、现状评估、清洗、除锈、脱盐、缓蚀、封护、结构加固等关键技术研发方面,以解决实际问题为主导,获得大量符合文物保护原则的创新性成果。这些科技成果的推广必将显著带动和提高我国铁质文物保护整体科技水平,减缓各种铁质文物的腐蚀损失,同时推动对我国铁质文物重要价值的进一步认识,利于文化遗产保护行业科技的整体进步。



沧州铁狮子模型上的病害映射图
沧州铁狮子模型上的病害映射图

 铁狮子结构健康监测系统框图

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