城市更新背景下歷史建筑外立面改造工程關(guān)鍵技術(shù)研究

【摘要】城市文化遺產(chǎn)中歷史建筑的保護(hù)與改造，是城市更新整體規(guī)劃的重要組成部分。歷史建筑不僅承載著豐富的歷史和文化價(jià)值，也是城市特色和記憶的重要載體。文中提出了城市更新中歷史建筑保護(hù)與改造面臨的問(wèn)題，探討了城市更新背景下，運(yùn)用現(xiàn)代科技和工藝技術(shù)對(duì)歷史建筑外立面進(jìn)行修復(fù)、改造的有效途徑，為歷史建筑外立面改造工程提出可供借鑒的關(guān)鍵技術(shù)方案。

【關(guān)鍵詞】城市更新；歷史建筑保護(hù)；外立面改造

【中圖分類號(hào)】TU238.1" " " "【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A" " " "【文章編號(hào)】1673-6028（2024）01-0068-03

0 引言

歷史建筑不僅是城市歷史和文化的見(jiàn)證，也是城市特色和記憶的重要載體。這些建筑往往因長(zhǎng)期使用而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)老化、功能落后等問(wèn)題，急需進(jìn)行合理的改造和修復(fù)。此外由于歷史建筑往往位于城市中心地帶，其改造不僅涉及技術(shù)層面的挑戰(zhàn)，還涉及城市規(guī)劃、社會(huì)文化和環(huán)境可持續(xù)性等多方面因素。如何在保護(hù)歷史文化的同時(shí)，有效地融入現(xiàn)代城市生活，是歷史建筑外立面改造工程需要考慮的重要方面。在此背景下，研究和開(kāi)發(fā)適用于歷史建筑外立面改造的關(guān)鍵技術(shù)，不僅有助于解決這些建筑物存在的結(jié)構(gòu)和功能問(wèn)題，還能為城市的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

1 城市更新背景下歷史建筑外立面改造工程關(guān)鍵技術(shù)

研究意義

1.1 社會(huì)文化意義

在全球范圍內(nèi)歷史建筑是各種文明和各個(gè)時(shí)代的重要標(biāo)志，它們不僅代表了一段特定歷史時(shí)期的建筑藝術(shù)和工藝，還是文化、社會(huì)、政治和經(jīng)濟(jì)多個(gè)維度的載體。在城市更新的大背景下，對(duì)這些建筑進(jìn)行恰當(dāng)和精準(zhǔn)的外立面改造更顯得尤為重要。首先，良好的外立面改造可以弘揚(yáng)原有的文化和歷史元素，使其更為突出，從而在視覺(jué)和精神層面上加強(qiáng)人們對(duì)于這些建筑和其背后文化價(jià)值的認(rèn)同和尊重。其次，適當(dāng)?shù)耐饬⒚娓脑爝€能在社會(huì)文化層面產(chǎn)生廣泛影響。例如，通過(guò)在改造過(guò)程中加入地方特色或者利用高科技方法來(lái)還原某個(gè)歷史時(shí)期的建筑風(fēng)格，可以促進(jìn)地方文化的傳承，同時(shí)也提高了當(dāng)?shù)鼐用窈陀慰蛯?duì)這些建筑和其背后文化的認(rèn)識(shí)和理解。最后，一個(gè)優(yōu)秀的外立面改造項(xiàng)目不僅是建筑本身的再生，更是一種文化傳承和社會(huì)教育，它有助于獲得公眾對(duì)歷史和文化遺產(chǎn)的關(guān)注，進(jìn)而激發(fā)更多的社會(huì)活力，增強(qiáng)文化自信。

1.2 技術(shù)發(fā)展意義

隨著科技的快速發(fā)展，建筑領(lǐng)域也在逐步引入各種新型技術(shù)和工藝，從而提升建筑質(zhì)量、降低成本，提高效率。在歷史建筑外立面改造工程中，技術(shù)的運(yùn)用尤為關(guān)鍵。首先，新技術(shù)的引入可以使改造工程更加精確和高效。例如通過(guò)使用建筑信息模型（BIM）技術(shù)，設(shè)計(jì)師和工程師能夠在數(shù)字模型中進(jìn)行模擬和分析，從而實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)和個(gè)性化的設(shè)計(jì)。其次，先進(jìn)的技術(shù)也有助于解決一些傳統(tǒng)改造方法難以克服的問(wèn)題。例如，通過(guò)無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行建筑勘察，不僅可以大大提高勘察的精度和效率，還可以在一定程度上避免人為因素導(dǎo)致的誤差和風(fēng)險(xiǎn)。最后，技術(shù)進(jìn)步還可以推動(dòng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的形成和更新。例如，通過(guò)大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)來(lái)進(jìn)行建筑性能的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，有助于形成更加科學(xué)的改造方案和合理的政策指導(dǎo)[1]。

1.3 城市規(guī)劃與可持續(xù)性

在城市更新的過(guò)程中，如何平衡新與舊、歷史與現(xiàn)代、發(fā)展與保護(hù)，是所有城市規(guī)劃者和決策者必須面對(duì)的重要問(wèn)題。在這其中，歷史建筑外立面改造工程具有重要的示范作用。首先，科學(xué)、合理的外立面改造，既保護(hù)了歷史建筑的文化價(jià)值，也滿足了現(xiàn)代生活的實(shí)用需求，這在城市規(guī)劃中具有重要的參考價(jià)值。其次，合適的外立面改造方案還可以在環(huán)境可持續(xù)性方面起到積極作用。例如，通過(guò)運(yùn)用綠色建材和先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，不僅能夠提高建筑自身的能效，還能減少對(duì)周圍環(huán)境的負(fù)面影響。

2 目前歷史建筑外立面改造工程現(xiàn)存問(wèn)題

2.1 結(jié)構(gòu)老化與安全問(wèn)題

歷史建筑的一大現(xiàn)存問(wèn)題就是結(jié)構(gòu)老化和相關(guān)的安全隱患。這些建筑多數(shù)有著長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年乃至數(shù)百年的歷史，因此結(jié)構(gòu)老化、材料劣化是不可避免的問(wèn)題。例如，由于長(zhǎng)期受到環(huán)境侵蝕和人為破壞，許多歷史建筑的墻體、基礎(chǔ)、屋頂?shù)汝P(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位可能會(huì)出現(xiàn)裂縫、脫落或變形等現(xiàn)象。這不僅嚴(yán)重影響了建筑外觀和使用功能，更可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。由于歷史建筑在城市更新的過(guò)程中往往具有不可替代的文化和歷史價(jià)值，因此不能簡(jiǎn)單地進(jìn)行拆除或大規(guī)模改建。需要工程師和設(shè)計(jì)師運(yùn)用專業(yè)的知識(shí)和技術(shù)來(lái)進(jìn)行針對(duì)性的外立面改造，以確保結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)固。在實(shí)際操作中，由于歷史建筑多數(shù)使用傳統(tǒng)的建造方法和材料，許多現(xiàn)代工程技術(shù)并不能直接應(yīng)用，這就需要相關(guān)專業(yè)人士進(jìn)行更為細(xì)致和專業(yè)的結(jié)構(gòu)評(píng)估，以及開(kāi)發(fā)適合這類特殊結(jié)構(gòu)的改造方發(fā)法和技術(shù)[2]。

2.2 不適應(yīng)現(xiàn)代需求的設(shè)計(jì)問(wèn)題

隨著社會(huì)發(fā)展和人們生活水平的提高，現(xiàn)代建筑不僅需要滿足基本的居住和使用需求，還需要考慮到諸如節(jié)能、環(huán)保、智能化等多個(gè)方面。然而，由于歷史建筑多數(shù)是在相對(duì)落后的技術(shù)和觀念下建造的，因此其設(shè)計(jì)往往不能完全適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的需求。例如，一些歷史建筑由于在建造時(shí)并沒(méi)有考慮到隔音、隔熱、防火等方面的需求，因此在實(shí)際使用中會(huì)存在各種問(wèn)題。此外，由于這些建筑多數(shù)具有一定的歷史和文化價(jià)值，因此在改造過(guò)程中還需要考慮到如何在滿足現(xiàn)代需求的同時(shí)，盡量保留其原有的風(fēng)格和特點(diǎn)。這需要設(shè)計(jì)師和工程師不僅具有豐富的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，還需要具有一定的歷史和文化素養(yǎng)，以便在改造過(guò)程中能夠找到最佳的平衡點(diǎn)。

2.3 文化與歷史價(jià)值的損失

盡管歷史建筑外立面改造的初衷是為更好地保護(hù)和利用這些建筑，但在實(shí)際操作過(guò)程中，由于各種客觀原因會(huì)出現(xiàn)文化和歷史價(jià)值的損失。這不僅表現(xiàn)在外觀上的改動(dòng)和破壞，也可能是在內(nèi)部結(jié)構(gòu)和裝修方面的不當(dāng)干預(yù)。例如，一些為了迎合現(xiàn)代審美或商業(yè)需求而進(jìn)行的過(guò)度改造，會(huì)導(dǎo)致建筑失去其原有的風(fēng)格和特點(diǎn)，從而減弱其文化和歷史價(jià)值。此外，由于缺乏專業(yè)的歷史和文化評(píng)估，以及相關(guān)保護(hù)政策和規(guī)定的不健全，一些具有重要?dú)v史和文化價(jià)值的建筑在改造過(guò)程中也可能遭到不可逆轉(zhuǎn)的損害。

3 城市更新背景下歷史建筑外立面改造工程關(guān)鍵技術(shù)

分析

3.1 基于BIM技術(shù)的外立面方案設(shè)計(jì)

在城市更新的背景下，歷史建筑外立面改造的工程不僅需要考慮到建筑自身的歷史與文化價(jià)值，還需關(guān)注建筑物的安全性、可用性和現(xiàn)代化需求。隨著技術(shù)的進(jìn)步，基于BIM（建筑信息模型）技術(shù)的外立面方案設(shè)計(jì)逐漸顯現(xiàn)出重要性和應(yīng)用潛力。BIM技術(shù)是一種綜合性的設(shè)計(jì)與建造方法，通過(guò)三維模型以及與之相關(guān)的數(shù)據(jù)來(lái)更為準(zhǔn)確和高效地管理建筑信息。這一技術(shù)在歷史建筑改造中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，BIM可以提供更加準(zhǔn)確和全面的建筑信息，包括但不限于結(jié)構(gòu)、材料、成本等，這對(duì)于歷史建筑改造中的細(xì)致評(píng)估和規(guī)劃至關(guān)重要。其次，通過(guò)BIM設(shè)計(jì)者可以在早期階段就進(jìn)行多方案模擬和優(yōu)化，確保最終方案不僅滿足現(xiàn)代需求，同時(shí)盡量保留歷史建筑的文化和歷史特質(zhì)。值得注意的是，BIM在歷史建筑改造項(xiàng)目中也存在一些局限性。例如，該技術(shù)主要適用于現(xiàn)代材料和結(jié)構(gòu)，并不完全適應(yīng)一些傳統(tǒng)或者復(fù)雜的歷史結(jié)構(gòu)和裝飾元素。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要與其他傳統(tǒng)的評(píng)估和設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，以達(dá)到最佳效果。

3.2 外立面裝飾施工關(guān)鍵工藝技術(shù)

在歷史建筑外立面的改造過(guò)程中，裝飾施工的工藝技術(shù)尤為關(guān)鍵，因?yàn)樗鼈冎苯佑绊懙浇ㄖ膶徝蕾|(zhì)感和文化內(nèi)涵?？紤]到歷史建筑具有不可復(fù)制的文化和歷史價(jià)值，其裝飾施工必須細(xì)致入微，力求精確。主要的裝飾施工關(guān)鍵工藝技術(shù)包括水刷石施工技術(shù)、陶土磚施工技術(shù)，以及鋼窗施工技術(shù)等。一是水刷石施工技術(shù)：這是一種模仿天然石材紋理的裝飾手法，通常用于歷史建筑外立面的修復(fù)或仿造。通過(guò)高級(jí)的色彩搭配和紋理模擬，水刷石施工能在保持歷史風(fēng)貌的同時(shí)，提供更為耐用和環(huán)境友好的選擇。二是陶土磚施工技術(shù)：陶土磚在歷史建筑中有廣泛應(yīng)用，特別是在古典或文藝復(fù)興風(fēng)格的建筑中。陶土磚施工要求具有非常高的精度和專業(yè)性，以確保新裝飾元素與原有建筑風(fēng)格的和諧統(tǒng)一。三是鋼窗施工技術(shù)：對(duì)于一些工業(yè)風(fēng)格或現(xiàn)代主義風(fēng)格的歷史建筑，鋼窗是一種常見(jiàn)的外立面元素。因此，如何正確、精確地進(jìn)行鋼窗的施工和修復(fù)，是確保歷史建筑風(fēng)貌得以保留的關(guān)鍵一環(huán)。

3.3 外立面勘測(cè)階段無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)勘察技術(shù)應(yīng)用

隨著科技進(jìn)步，傳統(tǒng)的建筑勘測(cè)方法逐漸被新型技術(shù)所替代，其中無(wú)人機(jī)勘測(cè)技術(shù)在歷史建筑外立面改造中發(fā)揮了巨大的作用。無(wú)人機(jī)的應(yīng)用為歷史建筑的精準(zhǔn)勘測(cè)提供了前所未有的便利性和精度，特別是在難以觸及或特別敏感的區(qū)域。具體表現(xiàn)為：一是勘測(cè)速度和效率的提升。傳統(tǒng)的外立面勘測(cè)需要大量的人工參與，可能會(huì)涉及腳手架、吊籃等設(shè)備。而無(wú)人機(jī)可以快速地飛越建筑物，即時(shí)捕捉高清圖像，大大縮短了勘測(cè)時(shí)間并提高了工作效率。二是高精度的數(shù)據(jù)捕捉?，F(xiàn)代無(wú)人機(jī)搭載的先進(jìn)相機(jī)和傳感器能夠捕獲高分辨率的圖像和數(shù)據(jù)。通過(guò)這些數(shù)據(jù)，建筑師和工程師可以對(duì)歷史建筑進(jìn)行更為詳細(xì)的分析，包括對(duì)裂縫、損傷和其他潛在問(wèn)題的檢測(cè)。三是安全性增強(qiáng)。對(duì)于高層或難以接近的建筑部分，無(wú)人機(jī)可以無(wú)障礙地進(jìn)行勘測(cè)，大大減少了對(duì)人工進(jìn)行高空或危險(xiǎn)地帶工作的需求，確保了施工人員的安全。四是3D建模和仿真。結(jié)合無(wú)人機(jī)捕捉的數(shù)據(jù)，可以使用BIM和其他軟件工具創(chuàng)建歷史建筑的精準(zhǔn)3D模型。這不僅方便了設(shè)計(jì)和評(píng)估，還可以對(duì)修復(fù)和改造方案進(jìn)行仿真模擬，提前預(yù)測(cè)和解決可能的問(wèn)題。五是文化和歷史價(jià)值的記錄。無(wú)人機(jī)勘測(cè)不僅用于修復(fù)和改造，還可以為歷史建筑創(chuàng)建詳盡的數(shù)字檔案。這為未來(lái)的學(xué)者和研究者提供了珍貴的資源，幫助他們更深入地了解和研究這些建筑的歷史和文化價(jià)值[3]。

3.4 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)

在歷史建筑外立面改造的整個(gè)周期中，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。不僅能實(shí)時(shí)檢測(cè)和評(píng)估建筑物的結(jié)構(gòu)完整性，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)防可能導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p害的問(wèn)題，從而確保人們的安全和建筑文化遺產(chǎn)的保護(hù)。一是傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用：近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)的快速發(fā)展，傳感器網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。這些傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)中的各種物理參數(shù)，如振動(dòng)、溫度、濕度等，并將數(shù)據(jù)傳輸至中央數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析。二是數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)模型：通過(guò)對(duì)傳感器收集的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以建立建筑結(jié)構(gòu)健康的預(yù)測(cè)模型。這種模型可以預(yù)測(cè)潛在的結(jié)構(gòu)問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)，如裂縫發(fā)展、金屬腐蝕等，從而提前采取預(yù)防措施。三是非破壞性檢測(cè)（NDT）：除了傳統(tǒng)的視覺(jué)檢查外，非破壞性檢測(cè)方法如紅外熱像等也越來(lái)越多地被用于歷史建筑的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)。這些方法能夠在不影響建筑物本身的情況下，準(zhǔn)確地定位潛在的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。四是實(shí)時(shí)警報(bào)系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)通常與實(shí)時(shí)警報(bào)系統(tǒng)相結(jié)合。一旦檢測(cè)到超出安全范圍的參數(shù)或潛在的危險(xiǎn)，系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)送警報(bào)，以便工程團(tuán)隊(duì)可以迅速采取相應(yīng)措施。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用大大提升了歷史建筑改造項(xiàng)目的安全性和可靠性，使工程團(tuán)隊(duì)能夠更有信心地進(jìn)行復(fù)雜和敏感的修復(fù)工作。更為重要的是，這些技術(shù)的應(yīng)用也有助于更全面、更深入地了解和評(píng)估歷史建筑的真實(shí)狀態(tài)，為其長(zhǎng)期保護(hù)和可持續(xù)利用提供了有力支持。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著城市化進(jìn)程的加速，歷史建筑外立面改造工程已經(jīng)成為文化和歷史價(jià)值的傳承，但是也面臨著多重技術(shù)和社會(huì)挑戰(zhàn)，本文從城市更新的背景出發(fā)，深入探討了歷史建筑外立面改造工程的多重意義，包括其社會(huì)文化價(jià)值、技術(shù)發(fā)展的重要性，以及在城市規(guī)劃與可持續(xù)性方面的影響。并強(qiáng)調(diào)了多種前沿技術(shù)在歷史建筑外立面改造工程中的應(yīng)用，從基于BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)，到外立面裝飾施工關(guān)鍵工藝技術(shù)，再到無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)勘察和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)，這些都為解決傳統(tǒng)方法所無(wú)法覆蓋的問(wèn)題提供了有效途徑。歷史建筑外立面改造是一個(gè)多維度、多層次的綜合性問(wèn)題，需要跨學(xué)科的知識(shí)和多元化的技術(shù)支持。隨著科技的不斷發(fā)展，結(jié)合多種先進(jìn)技術(shù)和方法不僅能有效地解決這些問(wèn)題，還能確保歷史建筑作為文化和歷史載體的價(jià)值得以最大程度地保護(hù)和傳承。希望本文的分析和探討能為相關(guān)領(lǐng)域提供有價(jià)值的參考和啟示。

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[作者簡(jiǎn)介]高鴻慶（1985—），男，山西稷山人，本科，研究方向：土木工程。