業(yè)主單位：上海久事置業(yè)有限公司
參建單位：上海市建筑科學研究院有限公司
參建單位：上海章明建筑設計事務所（有限合伙）
麥邊大樓（亞細亞大樓）作為“外灘1號”，其建筑形式、材料類型、病害特征在外灘地區(qū)乃至上海近現(xiàn)代建筑中均具有典型性。本次預防性保護項目針對建筑在日常使用中面臨的潛在風險，利用數(shù)字孿生建模、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測、人工智能病害識別、外墻及室內(nèi)日常維護保養(yǎng)等技術手段，實現(xiàn)了文物建筑全方位、全生命周期的主動保護，對以外灘地區(qū)為代表的近現(xiàn)代建筑的日常主動保護工作起到了良好的示范效應。
01 亞細亞大樓概況
麥邊大樓（亞細亞大樓）為一棟八層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋，總建筑面積約12008m2。1913年大樓由英商麥克倍恩公司（Mcbain Company）投資建設，英商馬海洋行（Moorhead and Haise）設計，華商裕昌泰營造廠施工承建，1916年竣工。1917年，大樓被亞細亞火油公司購得，改稱“亞細亞大樓”。
亞細亞大樓歷史照片
亞細亞大樓現(xiàn)狀照片
大樓建筑平面整體呈“回”字形布局，這種回字形平面布置是外灘建筑中僅有的。東、南立面均采用經(jīng)典的“橫三段、豎三段”式構(gòu)圖，左右對稱、莊重典雅。
麥邊大樓（亞細亞大樓）是繼1908年德律風公司大樓后另一幢主要采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的建筑，它的成功設計和建造，對以后外灘近代建筑向更高層次發(fā)展起了一定的促進作用。此后，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)便成為上海多層建筑的最主要的結(jié)構(gòu)形式之一。
1996年11月，作為“外灘建筑群”中的重要建筑物之一，同上海“外灘建筑群”被國務院列為全國重點文物保護單位。
重點保護部位為：
東、南外立面；
建筑背部的東部底層入口大廳原有平面、空間格局、天花線腳及原有壁龕；
南部的入口進廳及大廳平面、空間格局和天花線腳；
各層樓梯間、地坪及樓梯等原有裝修。
麥邊大樓（亞細亞大樓）屬于外灘特色建筑群第二階段大規(guī)模建筑變遷后保存至今的十幢建筑之一，是當時外灘最高的建筑，享有“外灘第一樓”的美譽，展現(xiàn)了當時的典型建筑風格和建造工藝，見證了外灘建筑的發(fā)展與變遷，具有重要的文化價值、藝術價值和科學價值。
02 亞細亞大樓現(xiàn)狀分析
經(jīng)過百余年的使用，大樓的材料、設備等均存在不同程度的老化，原有的建筑布局和結(jié)構(gòu)構(gòu)件也逐漸難以滿足日益發(fā)展的使用需求。麥邊大樓（亞細亞大樓）曾于1939年進行重新裝修改造，但具體改造內(nèi)容不詳。2008年，經(jīng)上級部門批準，大樓進行了整體性的保護修繕，包括結(jié)構(gòu)加固、外立面修繕、中庭改造、室內(nèi)裝修等多項內(nèi)容。2018年-2019年，針對大樓外立面空鼓、開裂等隱患，大樓業(yè)主方上海久事置業(yè)有限公司對大樓外立面進行了局部針對性修繕。
根據(jù)2018年大樓的文物勘查結(jié)果，結(jié)合大樓的日常使用情況和周邊環(huán)境情況對建筑安全耐久和使用運維方面進行了風險分析，主要包括：
1.結(jié)構(gòu)沉降變形風險
大樓各方向平均相對傾斜值目前低于相關規(guī)程關于同類建筑結(jié)構(gòu)傾斜率的限值。但外灘地區(qū)屬于軟土地基，地基基礎沉降變形情況仍是需要關注的重點之一。
2.主體病害風險
大樓主體部分存在一些耐久性病害，主要有墻面開裂、起皮、地磚空鼓等，部分柱加固鋼板銹蝕、屋頂鋼構(gòu)件銹蝕，梁、墻混凝土保護層剝落等。
3.外立面“高墜”風險
大樓的重點保護部位——外立面的病害主要有色差、起殼，檐口、轉(zhuǎn)角部位的裂縫，各立面陽臺欄桿底部以及天溝的開裂、剝落。大樓三層以上大部分外立面區(qū)域采用預制水泥砂漿人造石作為裝飾掛塊。掛塊與墻體采用預留的錨環(huán)內(nèi)套入拉結(jié)八字鋼筋連接。大樓外立面大部分空鼓為掛塊的內(nèi)部鋼筋受水（汽）銹蝕鐵脹造成保護層開裂、剝離，導致表面開裂、空鼓、剝落。
外立面裝飾掛塊內(nèi)部鋼筋銹蝕
4.周邊環(huán)境風險
大樓緊鄰中山東一路和延安東路隧道，交通振動對房屋的結(jié)構(gòu)安全和使用舒適度均可能造成一定的影響。大樓緊鄰黃浦江，汛期和臺風期存在風災水浸的潛在風險。
5.運維管理需求
日常管理方面，雖然業(yè)主對大樓進行每月安全巡查，節(jié)假日、極端天氣下輔以額外的突擊檢查，但皆以人工目視為主。日常管理技術手段也多為人工、紙質(zhì)文件，工作效率較低。
針對大樓的現(xiàn)狀問題和需求，后續(xù)應對大樓進行常態(tài)化預防性保護，包括：對大樓的使用狀況進行定期調(diào)查；對大樓變形情況進行監(jiān)測；對大樓外立面病害狀況進行定期調(diào)查和監(jiān)測；對大樓動力特性進行定期測試；對監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)的問題，及時進行維護保養(yǎng)；建立數(shù)字化日常管理平臺，提高預防性保護的工作效率等。
03 亞細亞大樓預防性保護
1 預防性保護理念
文物建筑預防性保護是一種全新的保護理念，以“保護為主、搶救第一、合理利用、加強管理”為方針，變“搶救性保護”為“預防性保護”。
遵循“預防為主”的理念，重點關注智能監(jiān)測及人工巡檢得到的大樓使用狀態(tài)數(shù)據(jù)，對于必須采取適當干預措施的情況制定適宜性的保養(yǎng)維護技術，形成了“風險分析、獲取數(shù)據(jù)、評估狀態(tài)、適當干預”的工作思路，盡可能減少日常使用中面臨的各類風險，有利于全面研究、科學決策、謹慎處理文物建筑，最終實現(xiàn)對文物建筑全生命周期的預防性保護。
預防性保護工作思路
大樓目前處于正常使用階段，針對大樓所處環(huán)境和日常使用中面臨的技術和管理問題，項目的需求主要為“巡查、監(jiān)測、維護、賦能”四大方面：
巡查：對大樓的日常使用狀況進行常態(tài)化巡查，動態(tài)了解其安全狀況，及時進行維護與修繕 。
監(jiān)測：對大樓因材料老化或受交通振動、汛期、臺風等環(huán)境影響導致的劣化進行實時監(jiān)測，及時關注大樓的使用安全。
維護：根據(jù)巡查和監(jiān)測的結(jié)果，對大樓制定合適的維護保養(yǎng)計劃和病害處置流程，發(fā)現(xiàn)問題及時處置，通過合理日常維護手段，減少大修頻率。
賦能：對房屋整體及室內(nèi)外保護部位進行數(shù)字化建模，建立數(shù)字化日常管理平臺，提高預防性保護的工作效率。
2 主要工作內(nèi)容
在系統(tǒng)分析大樓的現(xiàn)狀和面臨的問題基礎上，本次預防性保護從定期巡檢、動態(tài)監(jiān)測、保養(yǎng)維護、數(shù)字化管理，通過數(shù)字孿生建模、物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)測系統(tǒng)、外立面損傷智能識別、仿石材立面的保養(yǎng)維護等手段，建立大樓的數(shù)字化預防性保護平臺。
數(shù)字孿生建模
數(shù)字孿生模型旨在通過多種數(shù)字化測繪手段，將建筑本體映射到虛擬空間中，為文物勘察設計施工、建筑監(jiān)測管理、文物活化利用等文物保護工作提供了全面數(shù)據(jù)支持，是文物建筑預防性保護的重要基礎。
三維激光掃描建模：采用三維激光掃描儀對大樓進行全景三維激光掃描，形成大樓的數(shù)字化物理空間點云模型。三維激光掃描建模的精度最高、細節(jié)完整、真實還原，是建立實景模型的基礎數(shù)據(jù)。
外立面三維點云結(jié)果
攝影測量模型：采用傾斜攝影測量技術和近景攝影測量技術，用無人機低空影像采集，結(jié)合手持相機對大樓底部、室內(nèi)拍攝等的拍攝，通過先進的定位、融合、建模等技術，生成真實的三維建筑模型。攝影測量實景模型數(shù)據(jù)完整，紋理信息豐富、可嵌入GIS平臺，是建立數(shù)字孿生模型的關鍵方法。
VR全景漫游：對大樓室內(nèi)空間、陽臺、樓梯等典型場景進行三維全景拍攝，處理形成VR全景漫游展示模型，達到身臨其境的視覺效果。
BIM模型：在三維激光掃描和攝影測量采集的模型基礎上，對大樓的建筑構(gòu)件、結(jié)構(gòu)構(gòu)件、裝飾構(gòu)件等主要物體進行深化處理，形成BIM信息化模型。BIM模型不僅能再現(xiàn)大樓的整體形式、立面特色部位、結(jié)構(gòu)形式等，而且能通過電腦對模型中的任意構(gòu)件的屬性進行定義，添加歷史信息，圖片，修繕記錄等，形成數(shù)字化信息檔案，是大樓三維數(shù)字全生命周期管理的基礎。
外立面損傷智能識別
針對房屋目前損傷特點，本次預防性保護通過人工定期目視巡查對外立面病害情況進行監(jiān)控，也同時通過無人機攝影測量，建立大樓外立面三維實景模型，在模型中對目視角度受限的區(qū)域進行病害監(jiān)控。
與此同時，利用搭載在無人機上的高清相機對房屋外立面進行快速整體成像，利用特征點識別匹配算法、機器視覺技術、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡算法等數(shù)據(jù)處理技術，自動識別出外墻面開裂、脫落、滲水等損傷，幫助保護人員快速定位病害位置，提高巡查檢測的效率。
此外，通過在無人機上搭載相機和測距設備，可以在拍攝裂縫照片的同時測量出裂縫距離無人機的距離，通過基于機器視覺的智能算法，智能提取數(shù)字骨架，識別裂縫寬度，測量精度最高可達0.2mm，可滿足絕大多數(shù)裂縫檢測的需求。
基于機器視覺的裂縫信息提取外立面裂縫
基于機器視覺技術的外立面裂縫信息提取技術：
對大樓外立面高處的裂縫進行了自動識別，通過基于機器視覺的自動算法，對照片進行處理后智能提取裂縫數(shù)字骨架并識別裂縫寬度。
物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)測
根據(jù)對大樓的現(xiàn)狀分析，對大樓的從變形、振動、環(huán)境、損傷幾個方面進行監(jiān)測，考慮到建筑特點，并結(jié)合監(jiān)測條件，采取自動監(jiān)測和人工巡檢相結(jié)合的監(jiān)測方式。自動監(jiān)測主要進行房屋的傾斜、不均勻沉降、風速風向、溫濕度、振動等的監(jiān)測，人工巡檢重點關注外立面損傷及自動監(jiān)測復核。
保養(yǎng)維護機制
日常巡查和實時監(jiān)測，目的是及時發(fā)現(xiàn)問題，依據(jù)問題導向，有針對性的開展保養(yǎng)維護。監(jiān)測是“及時發(fā)現(xiàn)，及時養(yǎng)護”的前提。及時有針對性的報養(yǎng)維護，一是要及時“實時監(jiān)測”，二是要問題導向。根據(jù)發(fā)現(xiàn)問題，有針對性分析處置，針對性開展保養(yǎng)維護。
大樓典型病害處理方式，分為觀察處理、計劃修繕和應急修繕。
觀察處理：
損壞部位暫無安全隱患且對立面視覺效果無明顯影響，但可能存在發(fā)展趨勢，建議定期觀察并根據(jù)實際情況納入修繕計劃。
計劃修繕：
損壞部位暫無嚴重安全隱患，但其存在明顯影響立面效果且存在加劇趨勢，建議納入近期修繕計劃。
應急修繕：
損傷部位目視存在明顯安全隱患，存在脫落、墜落隱患或已發(fā)生局部脫落，需及時進行修繕處置。
04 效果和意義
麥邊大樓（亞細亞大樓）預防性保護項目，提出了面向日常使用情況下的預防性保護體系，具有開創(chuàng)性和示范作用，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：
（1）利用數(shù)字化手段賦能文物保護工作，實現(xiàn)了既有精細化構(gòu)件信息又有逼真紋理效果的數(shù)字孿生模型，為文物勘察設計施工、建筑遺產(chǎn)監(jiān)測管理、文物數(shù)字化展示利用等一系列文物保護行為提供全面基礎資料支持。
（2）根據(jù)風險類型建立多參數(shù)物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合BIM模型，實現(xiàn)了大樓本體及環(huán)境的三維可視化連續(xù)、實時監(jiān)控，預防使用安全隱患，保證文物建筑的使用安全。
（3）利用人工智能、機器視覺等智能化手段，提高外立面病害發(fā)現(xiàn)的效率，通過建立數(shù)字化病害管理平臺，實現(xiàn)了空間、時間維度相結(jié)合的病害管理，直觀反映病害的重點分布區(qū)域以及發(fā)展情況，為制定維護保養(yǎng)計劃、開展修繕工作提供重要數(shù)據(jù)支撐。
（4）形成了“智能監(jiān)測+人工巡檢+定期保養(yǎng)”的保護機制，降低建筑在日常使用中面臨的各類風險，消除文物建筑出現(xiàn)重大問題的可能性，實現(xiàn)對文物建筑全生命周期的預防性保護。
麥邊大樓（亞細亞大樓）預防性保護項目的實施，為文物建筑預防性保護推廣提供了重要的保護理念和思路：
風險分析和風險預防是預防性保護的基礎 。
巡查和實時監(jiān)測是保護工作的前提 。
合適的保養(yǎng)維護是預防性保護的關鍵。
發(fā)現(xiàn)-養(yǎng)護，時效性和針對性是治“未病”的具體表現(xiàn) 。
新技術是未來文物建筑保護利用的趨勢。