近日播出的央视《国家宝藏》聚焦雪域高原对话布达拉宫，我校土建学院杨娜教授登上节目、介绍所负责的布达拉宫结构监测系统。

　　　　

　　　　 

　　　　

　　　　

　　　　杨娜教授团队2007年开始开展布达拉宫结构监测相关工作，第一期结构监测系统2012年10月正式运行，第二期结构监测系统2020年8月开

始实施。目前，布达拉宫项目已经培养了博士研究生5名，硕士研究生近20名。

　　　　

　　　　

　　　　

节目中杨娜教授介绍布达拉宫健康监测：

　　　　
杨娜教授：我是北京交通大学的杨娜。我们主要负责布达拉宫的结构监测，实时地为布达拉宫做心电图、做CT。

　　　　
国立老师：哟，听着新鲜吗？具体怎么做呢？

　　　　
杨娜教授：就和我们去医院做体检非常相似。需要把传感器装在布达拉宫的建筑本体上。这是温度传感器，实时为我们获取布达拉宫的环境温度。这是位移计，它可以实时监控裂缝宽度的变化。倾斜仪，它可以监控墙体和柱子的倾斜的角度。应变计，是我们装在游客游览的位置比较多的传感器，它监测梁柱的变形，感知到人群荷载对木结构的影响。每天我们看到传输回北京的数据和图像，感觉那就是布达拉宫的心跳。

　　　　
国立老师：在北京我们就能看到布达拉宫的心跳？

　　　　
杨娜教授：是的。

　　　　
国立老师：有没有现在就想看看的冲动？

　　　　
观众：有。

　　　　
杨娜教授：我们可以登陆进去，选进红宫，我们可以汇聚其中的一个柱子。这个就是红宫七层回廊一个柱子的应变传感器传回来的数据。

　　　　
国立老师：确实是很像心电图，这个波动的曲线。是不是意味着它有受力的危险？

　　　　
杨娜教授：不是。您看到的幅值特别大，其实是因为我们单位小，一般就是几个微应变，这是正常的。如果构件出现了累积损伤，或者游客碰到它，那么它的平衡位置就会发生异常的波动，我们就会感知到去研判是否需要采取进一步的措施。

　　　　
国立老师：这太先进了。那咱们布达拉宫现在有多少个这样的传感器。

　　　　
杨娜教授：（第一、二期结构监测系统）一共是七百二十个。

　　　　
国立老师：七百二十个。刚才讲了，光地垄就一千多个，那上面的房子也有会上千间，哪够啊？

　　　　
杨娜教授：对于古建筑结构来说，我们特别像给病人看病。你不能全身插满了管子。

　　　　
国立老师：对对。

　　　　
杨娜教授：一定是反复研判，（传感器）必要装才装，不得不装才装。

　　　　
国立老师：现在我听明白了。每一件都要安排在必须的地方，二十四小时守护着布达拉宫的身体情况。听完我感觉放心了。

　　　　
节目最后，国立老师问道：其他三位，你们最深的感触是什么呢？

　　　　
杨娜教授：我们现在正在努力让没有扰动的无接触的传感方式纳入到监测系统。我们不仅仅是要听到布达拉宫，更重要的是要听懂布达拉宫。

　　　　

　　　　

《中国科学报》亦登载杨娜教授团队相关报道:

　　　　

依山垒砌、群楼重叠、殿宇嵯峨，布达拉宫（以下简称布宫）给世人留下了强烈的震撼。

无论是坚实敦厚的花岗墙体、金碧辉煌的金顶、巨大的鎏金宝瓶，还是幢幡辉映，形成红、白、黄三色鲜明对比，分部合筑、层层套接的建筑形体，无不体现藏族古建筑的迷人特色。
          耳边是涤荡心灵的藏乐，台阶、廊下、室内却是游人或急或缓的脚步声、虔诚的叩拜声。这样的振动有没有“打扰”到古建筑结构，历经沧桑的古建筑又向管理者发出了哪些“求救”信号，仅靠人的肉眼无法判别。有这么一支团队——北京交通大学古建筑结构研究团队，他们专注于聆听古建筑的“窃窃私语”。

8月10日，他们准备了5年之久的布达拉宫二期结构监测系统正式启动实施。

　　　　

　　　　一： 布宫能进多少人

　　　　

　　　　杨娜（左四）指挥西经院的人群荷载测试

　　　

“开放布宫到底能进多少人，游客多了会不会对结构有影响？……”2007年5月，带着一连串疑问，一位援藏干部急匆匆地赶到北京交通大学，商讨布宫客流控制问题。

北京交通大学土木建筑工程学院副院长杨娜很清楚地记得那一天是5月19日。当月31日，从前仅对藏民开放的布宫，其雪城正式对外开放。两个月后，她和团队成员便出现在布宫。

结构安全历来是古建筑保护的重中之重。近年来，尼泊尔地震损毁12座世界文化遗产、巴黎圣母院火灾中尖顶拦腰折断……这些伤害带给世人的都是锥心之痛。而对于像布宫这样的木结构建筑，人多，木结构会发生结构变形，变形到一定程度，自身的恢复就会变得缓慢，甚至不恢复成为累积损伤。此外，由游人增多带来的振动效应、参观安全、参观质量等问题，都决定了做好人流控制势在必行。

杨娜是做钢结构出身，从结构学的角度来说，钢木不分家。他们曾做了大量人群荷载实测，如北京南站。这一次，他们要挑战世上海拔最高、规模最大的宫堡式建筑群。

布宫白天游人如织，夜晚静谧如水。属于科研人员的工作时间，大多是游人散尽的晚上。灯箱师、管理人员充当“游人”“朝拜者”，他们行走的行为习惯，如步频、驻留时间，被团队一一记录，制成图谱。

“一个地方可以进多少人、停留的时间是长是短，都要通过科学的测算。这决定了导游带团进出的时长、布宫合理的参观时间是多少。”杨娜告诉《中国科学报》。

当然，人的行为习惯，不仅取决于参观目的，还取决于吸引他们的建筑、器物。比如，松赞干布与文成公主的雕像所在的法王洞，是布宫中最古老的位置，也是游客、朝拜者最向往的去处。洞内空间狭窄，人流要怎么疏散、怎样控制人流量，这也是杨娜团队的功课。

工作到深夜是常有的事。凌晨三四点从布宫走出来，团队成员、土木建筑工程学院博士生吕梦宁被满天的星斗震撼。她说：“这是一种特别的体验。” 在红山上，这也是一种“特权”，事实上，她有幸成为布宫开馆以来第一个夜间在馆的女性。

在双方合作的第10个年头，也就是2018年，北京交通大学—布达拉宫结构与监测研究中心正式成立。“我们觉得有必要成立这样一个研究中心，因为文物建筑保护，除了外围力量之外，自身人员的培训和成长更要以平台为载体。”杨娜说。

 

　　   二：“你们要培养我的人”

　　　　

　　　　红宫内木结构的变形测量

　　　　

电影《六指琴魔》中，林青霞饰演的黄雪梅疾速拨琴的英姿，印刻在许多电影迷心中，同样也吸引了布宫的工作人员。从《六指琴魔》讲开，团队成员、土木建筑工程学院副教授常鹏采用有效教学结构（BOPPPS）的讲课方式，通过互动，为大家带来了一堂生动的科普讲座《保健医生眼中的布达拉宫》。

听闻北京来的教授开讲，就连周围大昭寺的管理人员也慕名而来，热热闹闹地坐满了一屋。这其实是团队带来的第二场讲座。第一场讲座名为《聆听布达拉宫的窃窃私语》，由杨娜主讲。在她的眼中，万物皆有“语言”，“做结构监测就是要去感知，让它告诉你‘我现在的状态如何”。

怎样去实现这个目标，在科研人员眼中是布传感器。“捕捉万物的语言，翻译成人类能够理解的声音——它的体格如何、是否不舒服、不舒服的地方在哪里、怎么去诊治它，这就是聆听布达拉宫的窃窃私语。”杨娜说。

“对于古建筑结构来说，监测系统就是它的‘保健医生’。保健医生定期检查身体，分析重要指标，这就是‘保健医生眼中的布达拉宫’。”常鹏说，恰好有一类传感器的原理就像琴弦，通过拨动琴弦来测结构的反应，于是便有了讲座开头的那一幕。

实际上，布宫的监测系统早在2012年就安装上了，而在很多人眼中它就是一个形似电话线的仪器，并不清楚它的运行原理。讲座的目的就在于，解释监测系统到底干了什么、它怎样发出信号等。讲座中，在场半数以上的听众都频频点头，“哦，原来是这样”。

“相比较普通参观者，与布宫直接亲密接触的工作人员，更需要科普。我们不指望他们听一次就明白，实际上我们做得更多的是播撒科学保护的种子，第一次提升10个人，第二次可能是20个人。用浅显的语言让不同行业的人，明白他们各自工作的价值，促使他们更好地保护布宫。”杨娜说。这也是布宫的需求。布宫领导曾拉着他们的手，恳切地说：“你们要培养我的人。”

　　　　

　　　三：眼里不能光是自己专业的事

布宫保护中，团队中的研究生们仿佛化身为身轻如燕的“侠客”，爬上爬下，落得一身灰是常有的事。在杨娜看来，艰辛和品德并没有太大关系，研究建筑结构很重要的一点就是，必须去感知它、触碰它。在一个干净的环境里想当然，显然不是科研应有的态度。

在西藏，杨娜团队最难克服的是高原反应。她随身带着一个笔记本、一个压缩氧气瓶。在那里高原反应会影响一个人的反应、记忆。什么事都随时拿笔记下来，人不舒服马上吸两口氧，成为她在布宫常有的打开方式。

西藏有西藏的节奏，北京有北京的节奏。在这里，不提倡“疲劳作业”。身体稍微有点不舒服，就会被放大。有学生、教师身体不舒服，哪怕是坐飞机头等舱，杨娜都会第一时间要求他们回去。

和古建筑亲密接触，这一要求在杨娜看来，并不只适用于布宫。

在应县木塔的保护工作中，团队新兵、土木建筑工程学院博士后白凡拾级而上，手抚着千年的木筋，激动地说：“那种沧桑和历史感是所有东西无法替代的。它会激发你强烈的职业自豪感，意识到自己正在做一件非常有价值的事情。”对于古建筑保护，杨娜向来坚持一个观点，眼里不能光是自己专业的事。“我们常说用专业的角度去看这件事。有时候，专业要画上引号。古建筑领域既需要用专业的角度研究，又千万不能局限于专业的角度。究竟什么是专业？它真正需要的是多学科交叉融合。”

在专业人士眼中，应县木塔倾斜角度早就过了危险界限，修是必然。但是，对于一个重要的保护建筑而言，要不要修复它？什么时候才是最好的时机？必须综合考古、民俗、历史、结构等多方面考虑。“那是一种沉甸甸的感觉——既不敢扶正它，又想接触它，同时还要努力做一件有价值的事情。”团队成员、土木建筑工程学院副教授王娟说。同样，眼里不能只盯着传统的方法，还要汲取现代的科技手段、保护理念。  

我国“十三五”重点研发计划当中，多个项目涉及绿色建筑、绿色村镇，其中现代木结构是重头戏。现代木结构传承自传统木结构，但也对传统木结构有启示作用。在做贵州吊脚楼等民居建筑的结构改造中，他们采取了节点埋钢片等现代技术手段，使得吊脚楼的底部更稳定，不容易变形，抗震性能更高。“对于古建筑，我们希望它保持性能，别老得太快；对于现代建筑，我们希望性能提升，比原来更舒服。”常鹏说。

　

尽己所学，助力布达拉宫建筑保护。

镂刻不停，于雪域高原书写交大故事。

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