1955年3月，马衡先生病故，由俞同奎主持北京文物整理委员会的全面工作。1956年1月，文化部决定北京文物整理委员会更名为古代建筑修整所，办公地点设在沙滩原北京大学红楼。机构设置有办公室、工程组、勘察研究组、资料室、人事组，共有员工73人。古代建筑修整所由俞同奎任所长，姜佩文任副所长，聘请朱启钤先生为顾问；黎辉、何良弼先后担任办公室主任，祁英涛任工程组组长，杜仙洲、纪思先后任勘察研究正、副组长；俞同奎兼任资料室主任，张思信任人事组长；1955年成立古代建筑修整所中共党支部，书记由张思信担任。

古代建筑修整所成立后，除担负着北京古建筑修缮保护工作外，对全国各地的文物勘查与保护的力度更为加强。1956年4月，杜仙洲、李竹君、朱希元、崔淑贞等赴山西进行文物普查；余鸣谦、杨烈、姜怀英则赶赴甘肃永靖县对炳灵寺石窟进行勘查，以确保刘家峡水库兴建时的文物安全。此后，全国范围内的古建筑调查继续深入进行，例如1956年秋福建、广东两省古建筑调查；1957年初，云南古建筑调查；1958年8月，古代建筑修整所组织华中、华东两勘查小组分赴河南、湖北、江西、湖南、广西及山东、江苏、浙江、上海、广东等省市对262处重要革命建筑、古建筑、石窟寺等进行了勘察，考察历时五个月；1960年夏，陕西、甘肃、青海三省古建筑调查，发现青海乐都瞿昙寺；1962年3月，山西洪洞县广胜上寺、下寺及水神庙调查；1962年，四川大足宝顶山及广元、乐山、绵阳、夹江等地摩崖造像调查等。

此时，古代建筑修整所的学术研究也有新的进展，1956年9月，古代建筑修整所杜仙洲、纪思主编的《古建通讯》作为内部学术刊物创刊，1958年8月更名为《历史建筑》继续发行，其间虽然由于各种原因存在时间较短，但却是新中国创刊较早的古代建筑研究专业学术期刊。与此同时，对友好邻邦的文物援助工作也逐渐增多：1958年余鸣谦和国家文物局的陈德滋应邀赴越南讲学；1959年，余鸣谦、李竹君进行技术指导的蒙古人民共和国乌兰巴托兴仁寺及夏宫修缮工程相继开工。由此，古代建筑修整所的各项工作出现了全面蓬勃发展的可喜局面。

1958年，全国进入“大跃进”年代。1月，古代建筑修整所朱希元、梁超、贾瑞广等12名干部下放到河北省丰润县参加劳动锻炼，全所同志齐聚一堂进行欢送。

同年开始的山西永乐宫的整体迁建工程是这一特殊政治时期对古代建筑修整所的一次严峻考验。坐落在山西永济县永乐镇的永乐宫，是我国现存格局最完整的元代建筑，其元代壁画更是彰显中国古代壁画艺术的精品杰作。为了修建黄河三门峡水库，国家决定将永乐宫整体迁建于距其旧址20公里的芮城县龙泉村。永乐宫的古建筑整体搬迁复建和元代壁画揭取复位工程由古代建筑修整所承担，这对全所来说是一个全新的课题。工程项目由祁英涛、陈继宗主持，集中了全所的主要技术力量进入工程现场，所领导黎辉、张思信等则亲自负责工程后勤保障工作，出现了领导干部、技术人员和工匠密切配合“三结合”的动人场面。在全无先例的情况下，全所上下坚持工程实践与科学研究相接合，走出了一条富于创见、科学实用的中国古建筑保护工程实践与研究道路。山西永乐宫整体迁建工程前后历时七年，于1965年春胜利告竣，这是中国首次完成的大规模古代建筑群的整体搬迁复建，该成果获得全社会的高度赞誉，经受住了时间的考验，于1978年荣获国家科学大会奖。古代建筑修整所在这项重要工程中得到了全面的锻炼与升华，同时也充分展现了其中国古建筑保护工程国家队的优秀素质与高超水平。

古代建筑修整所所长俞同奎在任三年，于1959年病逝于任上，所幸所内以祁英涛、杜仙洲、余鸣谦为代表的一批技术人员已经开始担当大任，因此所领导的早逝，并未对已全面开展的文物保护工程产生太大的影响。

962年，文化部决定在古代建筑修整所和成立于1956年12月的文化部博物馆科学工作研究所筹备处的基础上，合并组建文化部文物博物馆研究所，保留古代建筑修整所机构名称，并将其业务范围扩大，除古建筑修缮工程设计、调查研究之外，另新增馆藏文物化学保护、石窟寺与木构建筑的化学加固，以及文物与博物馆工作研究等。由国家文物事业管理局副局长王书庄兼任所长，副所长为姜佩文、王振铎、王辉、南峰；业务秘书纪思（工程技术与科学研究范畴）、罗歌（文物博物馆研究与文献资料范畴）。机构设置有建筑、石窟、化学、资料、博物馆工作等五个业务组：办公室主任张思信；建筑组组长祁英涛 ；石窟组组长余鸣谦；化学组组长纪思（兼任）；资料组组长王辉（兼任）；博物馆工作组组长王振铎（兼任）；人事组长李永奎；1962年成立文物博物馆研究所中共党支部，书记由姜佩文担任。单位员工计81人。同年，著名文物学家王世襄先生接到上级“回归文物口”的指示，由音乐研究所调入文物博物馆研究所。

“一个单位、两块牌子”，意味着中国文物保护事业在新形势下新学科的引入与新工作领域的拓展。新领导班子中，王振铎是我国著名的文博专家，在运用科学技术研究中国古代科技成就方面造诣尤深，历史博物馆陈列的浑仪、地动仪、计里鼓车、指南车即根据他的研究设计复原制造而成的，而对于古建筑的保护与修复也有精深的研究。王振铎的加盟，无疑增强了文物博物馆研究所的研究力量，而应用现代科学技术保护文物的科学研究更成为发展的热点。

早在20世纪50年代末期，在古代建筑修整所下放北京市期间，文化部文物局局长王冶秋十分关心古代建筑修整所的工作，经多年工作经历与深入思考，决定开展应用现代科学技术更为妥善、有效地保护馆藏与出土的各种器物、古建筑与石窟寺等珍稀历史文物与革命文物的科学研究工作，并拟由古代建筑修整所承担这项新任务。古代建筑修整所即将这项艰巨、重大的文物工作新任务列入首要日程。文物局副局长王书庄、文物处处长陈滋德经常亲临古代建筑修整所检查指导工作，率领古代建筑修整所有关人员寻求、商洽协作进行文物保护技术科学研究。

1960年初，古代建筑修整所的王书庄、姜佩文、纪思等拜访中国科学院化学研究所所长柳大纲教授，详细地介绍了文物保存现状及其存在的问题，征求协助、协作进行保护文物的化学材料和应用技术研究。洽谈取得了承诺，指定并介绍高分子化学专家林一研究员指导，由中国科学院中南化学研究所（所址在武汉，后迁至广州，更名为广州化学研究所）担负这项科学研究。随后，古代建筑修整所派纪思赴武汉中南化学研究所商谈科研协作的项目、项目负责人与研究人员，以及具体工作事宜等。科研项目为甲基丙烯酸甲酯用作石窟裂隙灌浆粘结、表面封护材料的研究；中南化学研究所决定高分子化学专家叶作舟（后任副所长）担任项目负责人，古代建筑修整所由纪思负责，两所各指定若干人员担负这一项目的研究助手。实验研究地址分为中南化学研究所和古代建筑修整所两处，古代建筑修整所建立化学实验室；科研经费由两所共同负担。事后立即开展研究工作，叶作舟研究员经常往返于京汉（京广）两地安排、检查研究工作；中南化学研究所还专门派出两名中级研究人员长驻北京培训古代建筑修整所人员，协助开展研究工作。并赴大同与洛阳勘查石窟现状及其裂隙分布的具体情况，还赴宁夏青铜峡水坝参观考察裂隙灌浆加固研究工作。1964年这项科研项目取得初步成果，上报文化部与国家科学技术委员会。

1961年初，古代建筑修整所姜佩文、纪思拜访北京地质学院党委书记周守成同志，详细地介绍了文化遗产石窟寺的历史、艺术价值，现存情况与存在的问题，征求协作进行科学研究解决办法。北京地质学院指定岩石矿物专家苏良赫教授、工程地质水文地质专家王大纯教授、青年教师王玉茹与许以和协作进行科学研究。嗣后，1962年春至1964年夏，纪思陪同苏良赫、王大纯二教授等人先后勘查研究了大同云岗石窟、敦煌莫高窟、天水麦积山石窟、洛阳龙门石窟与巩县净土寺石窟等，提出了地质勘查报告与防止渗水、风化的初步措施设想。1964年文物博物馆研究所派出科研人员协助指导龙门石窟保管所对奉先寺卢舍那大佛头部进行高分子化学材料粘接修补与表面封护加固。

1962年春，文物博物馆研究所在沙滩北大红楼所址构建化学实验室多间，购置仪器设备。实验室分有基础试验、高分子材料与灌浆、金属文物除锈复原、纸张与出土纺织品的提取和保存、竹木漆器脱水保护等专门试验室。

同年文化部、文物局与文物博物馆研究所决定将文物保护科学技术研究争取列入国家科学技术委员会主持的“十年科学研究规划”，纪思受命起草《文物保护技术十年科学研究规划》，王书庄副局长主持讨论，修改定稿后，1962年秋上报国家科委列入全国十年科学研究规划。文物保护技术科研规划中的项目有：甲基丙烯酸甲酯用于石窟寺裂隙灌浆粘结；岩石与木构建筑文物的封护加固；壁画颜料成份分析；壁画龟裂、起甲的粘结加固；壁画变色的防止；出土竹木漆器的脱水保护；纸张文物与出土纺织品酥碎的防止和加固；出土与馆藏金属文物（铜、铁、金、银等）的防锈和除锈；石窟寺工程地质水文地质勘测研究及渗水、风化与风沙侵蚀的防止；出土文物年代的测定；古遗址、墓葬的探测等十余项。

1962年秋，文物局陈滋德处长、文物博物馆研究所姜佩文副所长与纪思业务秘书拜访北京师范大学化学系主任胡志彬教授，寻求协作进行有关壁画和出土金属文物保护的各项研究，达成共识与协作。胡志彬主任亲自担负出土金属文物保护研究，另一副教授先从壁画颜料成份分析入手，进行壁画保护研究。两教授各自选定一名高年级学生协助进行科学研究，该二人大学毕业后即分配到文物博物馆研究所工作。

1962年秋至1965年秋，教育部分配化学、地质学科大学毕业生徐毓明、黄克忠等九人到文物博物馆研究所工作。文化部调入文物学科波兰毕业留学生王丹华、胡继高二人。在文物局、文物博物馆研究所党政领导下，这些新力军与文物博物馆研究所原有技术人员共同协力，与所外协作科研机构、高等院校、文物单位密切合作开展了创业性的文物保护技术科学研究工作。甲基丙烯酸甲酯用于石窟寺裂隙灌浆黏固项目取得初步成果上报文化部、国家科委之外，先后开展壁画保护、出土金属文物除锈复原、出土竹木漆器脱水加固、纸张文物与出土纺织品的加固提取等项目的研究，以及石窟寺工程地质水文地质的勘查等，写有阶段报告、勘查报告十多件。

至此，古代建筑修整所与文物博物馆研究所应用现代科学技术保护文物的科学研究进入了一个全面发展的新阶段。