据官方数据显示，我国城镇既有建筑总量已超过500亿平方米，其中砖砌体建筑所占比例很大。在近年来的历次地震中，大量砖混、砖木结构房屋倒塌，损失严重。因此，对现存大量不满足抗震设防要求的砖混结构房屋进行加固改造，提高其抗震安全性，是符合减量发展和高质量发展要求的重要举措。

砖混建筑抗震性能差的根源在于，其主要承重墙体是由砖块砂浆砌筑而成，虽然有一定的竖向承重能力，但是整体性较差，抵抗侧向作用的能力不高，在地震作用下容易碎裂坍塌。要想从根本上提高砖墙的抗震能力，就要从提高其整体性和抗剪承载力两方面想办法。

给墙体加约束打箍可以提高其整体性，但一般无法同时提高抗剪承载力。传统加固方法中，圈梁构造柱法就是在给墙体打箍。那么，能否一举两得，在提高砖墙整体性的同时提高其抗剪承载力？

凭着科研人员特有的敏感和大胆假设，刘航头脑中闪现出在美国参加学术会议时接触到的预制装配式技术，外国人将预应力筋串到预制构件中以提高其抗震性能。虽然砖混结构与预制混凝土结构有着天壤之别，但结构受力的原理相同，能否借鉴这一思路，通过布置钢绞线的方法，给砖混墙体加上“紧箍”，把砖块像“串糖葫芦”一样固定起来，从而提升抗震性能呢？

为此，刘航查阅了大量文献记录，国内尚无此先例，但国际上新西兰等国家对此有少量应用，多用于加固巴洛克式教堂等古老建筑。通过与奥克兰大学教授的深入沟通，刘航了解到应用了此种加固方法后的建筑在日后的地震中表现很好，因此坚定信心，要在中国“砌体建筑后张预应力抗震加固”领域中迈出第一步。

在多项国家和北京市科技计划的支持下，刘航带领团队针对既有砖砌体建筑的低干预加固关键技术开展攻关，并在国内首次提出了预应力加固砖混墙体的新办法。砖混墙体被加上预应力这个“紧箍”后，不仅整体性提高了，砖块也被一皮皮地压紧，抗剪承载力大大提高。为检测加固效果，建研院在中国地震局实验室进行了一次大型拟动力实验。

工作人员按照1：1的比例建造了一栋两层高、200平方米的房屋模型，采用新型预应力加固法进行加固，并接受作动器模拟地震的考验——这是国际上首次进行如此大型的试验。随着模拟地震波的持续输入，8度小震、8度中震、8度大震……房屋丝毫无损，实验人员又进行了国际最高等级9度大震试验，房屋仍只有微小变形。试验结果充分证明了该加固技术的有效性：加固前设防烈度不足8度的房屋，在加固后经受住了相当于10度半到11度地震作用的考验！

从思路形成到加固体系构建，刘航带领团队完成了包括实验、形成理论、简化设计计算方法、编入规范标准、形成成套技术在内的全过程工作。他们首次将智能钢绞线用于砌体结构房屋的预应力加固，创建了预应力加固砌体结构房屋的全套设计和施工关键技术。“后张预应力加固既有砖砌体结构施工工法”获评北京市级工法，并编入北京市地方标准《建筑抗震加固技术规程》。该项技术只需要在墙面指定位置抠出线槽，埋入钢筋并施加预应力即可，不缩小居室面积，施工过程绿色环保，把对居住者生活造成的影响降到了最低，同时可以大量节省加固材料，工程造价较传统技术节省30%至40%。

建于上世纪60年代的中石化北京化工研究院机修车间，根据新的改造设计要求，不仅要承担会展中心的职能，还要保持老建筑的原汁原味。刘航团队将“一种砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构”专利应用到改造中，不仅使木屋顶每平方米的承载力提高了200千牛，从而可以加装灯光、通风、音响等现代化设施，更保留了木质原貌，实现了“修旧如旧”。

十年来，研究中心团队在城市更新既有建筑加固改造技术领域不断耕耘，承担省部级以上科技项目10余项，与北京建筑大学、北京工业大学等高校开展产学研联合攻关，研发了砌体建筑低干预抗震加固技术等多项技术，实现了结构安全性提升技术的高效率、低干预和低碳排放，成功完成人民大会堂、贵宾楼饭店等百余项城市更新改造工程。团队于2019年承担的工业遗址加固改造项目——秦皇岛电力博物馆，现已成为当地著名的文创旅游景点。

2020年，十九届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》中首次提出建设“韧性城市”，而建筑作为韧性城市的重要组成部分，在未来不仅要达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”这一基本要求，还要实现“功能快速恢复”的更高目标。“韧性建筑”在时代的召唤下呼之欲出，而这无疑需要更加完善的加固改造体系来支撑。

2022年12月，刘航主持的“既有钢筋混凝土框架结构抗震韧性提升关键技术研究”通过北京市住建委组织的专家鉴定，以杜修力院士为主任委员的专家委员会对课题成果给予了高度评价，课题主要研究成果达到国际领先水平。该项目在国内首次提出了采用外附自复位构件、附加交叉拉杆支撑对钢筋混凝土框架结构进行抗震加固，从而提升结构抗震韧性的两种新技术。该项技术如能进一步在更广泛的工程中推广应用，可大幅度提高震后可修复性，显著降低修复成本、缩短修复周期，提升既有建筑的抗震韧性，从而尽快实现提高老旧房屋安全设防等级的目标，是一种值得大力推广的抗震加固新技术，目前已在中石化北京化工研究院燕山分院机修车间等改造工程中成功应用。

目前，北京建工已经启动首批“揭榜挂帅”项目，推进两个城市更新关键核心技术攻关，建研院牵头承担的“面向城市更新的建筑安全性提升关键技术研究与示范”项目，研究内容正是结合现有资源和技术优势，继续对重要历史建筑的更新保护技术、适应于城市更新的新型建筑材料、既有建筑的安全性和韧性提升技术、城市更新中固废处置与碳排放评价技术、智能建造技术等开展研究，所形成的创新成果可服务于建筑建造、运维、消纳全寿命周期，着力解决“卡脖子”问题，在促进集团各产业链条协同发展的同时，进一步培养城市更新领域人才队伍，占据业内城市更新技术高地。