古建筑维修设计巴黎圣母院之殇古建筑修缮如

近年来，几乎每年都有知名古建和文物被焚毁。那些具有极高价值的古建筑为何总难逃被火灾付之一炬的厄运？如何避免悲剧一再重演？

俯拍灾后的巴黎圣母院

法国当地时间4月15日傍晚，有着悠久历史的地标性建筑——巴黎圣母院遭遇一场始料未及的大火。大火持续时间长达15小时，导致三分之二屋顶荡然无存，其中包括最具标志性的93米高哥特式尖塔。值得庆幸的是，巴黎圣母院的主体结构被保住了，一些著名雕像和文物也幸免于难。

日前，上海市建筑科学研究院副总工程师、上海市优秀技术带头人许清风在接受本报专访时，就巴黎圣母院的建筑结构、起火原因、重建步骤等作出了专业的判断与解答。

哥特式木结构尖塔“因火烧身”

巴黎圣母院的这场大火令建筑界为之扼腕叹息。“作为欧洲历史上第一座全哥特式的教堂，巴黎圣母院创造了一种独特的建筑风格，”许清风认为，虽然主体结构得以保存，但标志性尖塔和屋顶大部分被烧塌，这与巴黎圣母院的结构形式有一定关系。

据介绍，巴黎圣母院的主结构为典型的欧洲教堂建筑，由砌体主拱构成，上部覆盖木结构屋顶。其哥特式屋顶（角度达到55度）高度超过100米，为大面积的木结构框架，材料是未经加工的橡木。最早的巴黎圣母院木结构建于1175~1182年，后可能由于火灾或者改建，现在中殿木屋架建于1220~1240年。“这次火灾受损最严重的就是这些木屋架。”许清风说，由于木屋架是由尺寸不够大的木材叠加构成，造成叠加木材之间存在过火空间，类似架篝火，木材为可燃物，中间空洞部分可以提供空气，使得火灾蔓延和燃烧速度加快、炭化速度显著增加。

“其实普通木结构具有较好的抗火能力，通过木材燃烧形成炭化层可减缓燃烧速度，但木结构火灾的实际炭化速度与其截面尺寸、所处位置和风速有较大关系。”许清风解释说，巴黎圣母院木屋顶和尖塔的火灾，由于木材多为较小截面拼接而成，其中间存在缝隙、所处位置很高通风良好氧气供应充足、木构件非常集中容易形成轰燃，且建造时还没有阻燃措施，因而导致本次火灾蔓延以及尖塔倒塌非常迅速。

火灾与修缮工程有“潜在联系”

除了哥特式木结构的易燃属性，巴黎消防队认为，火灾与修缮工程，也有着“潜在联系”。原来，事发前巴黎圣母院正在执行一项耗资600万欧元的修缮工程，翻新对象就是大教堂的尖塔，周围布满了脚手架。截至发稿时，法国官方虽称，起火原因仍在进一步调查中，但警方已与来自五家不同建筑公司的约30名现场维修人员进行了交谈。

对此，许清风根据初步调查结果和类似火灾经验，推测巴黎圣母院起火可能原因包括：建筑修缮过程中电线短路、现场明火施工不当、现场修缮材料堆放不符合要求、现场消防设施配备不到位、其他现场不规范施工行为、甚至纵火等极端情况等。他也特别强调，施工过程中的消防安全是不容忽视的问题，北京央视北配楼大火、上海胶州路“11.15”火灾、四川绵竹市九龙镇临官楼木塔火灾等均发生在施工过程中。施工过程中油漆、塑料制品和装饰材料等可燃物堆放较多，消防设施配备不齐全，临时用电线路多，施工过程中涉及电焊、切割等明火操作，施工人员消防安全意识薄弱等均可能引发火灾。“巴黎圣母院木屋架的木构件密集且高度高、修缮现场可能堆放较多可燃材料，消防水枪压力和云梯高度不够等多重因素，均可能导致火情不容易控制。”

重建之路任重道远

至于要如何修复这座具有850多年历史的建筑瑰宝，法国总理菲利普当地时间4月17日表示，法国将举办国际设计大赛，向世界各地的建筑师征集重建巴黎圣母院尖塔的设计图。菲利普说，举办国际大赛的目标是要“给巴黎圣母院一个适于新时代技术与挑战的新尖塔”。

此前，法国总统马克龙也表示，希望在5年内重建巴黎圣母院。法国媒体的分析认为，马克龙宣布的5年时间表显示他希望在2024年巴黎奥运会之前完成重建工作。

法国总统马克龙

尽管法国政府对短时间内重建巴黎圣母院充满信心，但许多欧洲建筑专家指出，全面修复需要很多年才可能完成。因为修复规模十分庞大，几乎整个建筑物的主体，都必须进行修复。修复工作将涵盖石材、木质屋架、金属等方面。

对此，许清风根据上海市建筑科学研究院房屋质量检测站和上海建科工程改造技术有限公司对相关案例的处理经验，认为巴黎圣母院的重建可包括以下基本步骤：

1）立即进行火灾后巴黎圣母院主体结构的应急鉴定评估，对存在的危险点及时采取措施，确保不发生次生灾害；

2）立即对留存的重要文物和艺术品进行保护，需要移位保护的应在相关文物专家的指导下尽快实施；

3）在现有资料包括三维模型基础上，对巴黎圣母院主体结构的安全性能进行详细检测评估，并根据检测评估结果提出可行的重建方案和加固修复措施，如顶部仍采用木屋架和木尖塔，则所有木材需经过严格的阻燃处理；

4）根据欧盟和法国关于文物建筑的管理规定和重建修复原则，进行巴黎圣母院的重建和修复。

火灾后的巴黎圣母院内部

据悉，目前在建筑领域，可借助三维激光扫描技术和无人机摄影测量技术等建立的文物建筑三维BIM模型档案等先进技术帮助文物建筑的修缮、复原或重建。

为古建筑贴上防火“护身符”

众所周知，我国存在大量文物古建筑，其中多为木质结构，从结构上与巴黎圣母院类似。木制建筑易于建造且艺术表现力强，但缺点也显而易见，特别是在古建筑木结构防火方面。

巴黎圣母院火灾后，中国国家文物局就立即发通报，为文物安全工作敲响了警钟。同时指出，我国文物建筑的一个重要特点，是砖木、土木结构较多，消防基础较为薄弱，防范难度大。

既然火灾隐患是文物古建筑安全的“大敌”，那如何才能做到“防患于未然”？

许清风认为，要做到文物古建筑木结构的“防患于未然”，可从提高关键木构件的耐火极限、降低火灾荷载密度、更新电力电气设施、设置必要的消防设施、规范日常消防管理和加强消防安全教育等方面，综合提升古建筑木结构的防火安全。

他还指出，根据现有研究成果，具体防火技术措施可包括：

1）在不影响古建筑木结构整体艺术效果和保护要求的前提下，通过采用防火石膏板、阻燃涂料、传统地仗保护层、石灰膏抹面等技术措施，合理提升关键受力木构件的耐火极限；

2）在总体保护的前提下，合理设置防火分区和消防隔断，有效提高古建筑木结构的防火能力；

3）更换老化的电气线路，增加防火安全保护装置，加强修复过程中的防火安全综合管理，切实减少火灾风险；

4）增设室内消防设施、自动喷淋、探测和报警系统，改造消防水源，保证消防通道畅通，显著降低火灾损失；

5）结合古建筑木结构自身特点和保护要求，合理应用三维激光扫描、无人机摄影测量、基于BIM的结构和消防设施监控预警平台、电气火灾无线监控系统、火灾探测无线报警系统、移动式高压细水雾灭火装置、高压细水雾防火分隔系统等高新技术，可大幅提升古建筑木结构的防火安全，使古建筑木结构逐步摆脱“因火烧身”的厄运。

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