建筑学奇迹:巴黎圣母院过火而不塌的秘密

虎嗅注:截至发稿时,教堂发言人已确认,圣母院主体结构依然保存完整,而众人关心的三个十二和十三世纪安装上去的大玫瑰窗也没有被火灾损坏,三部教堂管风琴则只是因高压水枪而受到轻微损坏,完全没有因大火而遭到实质性破坏。不得不说,这确实有点儿像奇迹。

“巴黎圣母院能够挺立下来,真是复活节圣周的奇迹!”

4月15日从傍晚开始,身在法国的重生酱内心经历了一场超级过山车。

在超市买菜的时候看到了巴黎圣母院失火的消息,到家后就一直盯着各路新闻和直播,直到深夜11点多有准确消息传出来。

基本上国内不太懂哥特式建筑的朋友们,都在惊慌失措,以为巴黎圣母院就要成为澳门三巴大牌坊那样,只剩立面了。

但是情况并没有那么坏。让我们来看看,到底发生了什么?

接着陆续有其它部分的坍塌,最终整个教堂上方的屋顶都消失了。

这个时候,重生酱以为,所有正在燃烧的木头屋架都落入了教堂内部,以至于内部的部分面积都应该过火了。其中的艺术品和宗教礼仪用具都在劫难逃。但是最后的情况并没有那么坏。

一、损失如何?

首先屋顶的大部分建于13世纪的木架(类似中国古建中的桁架结构部分)基本都已经化为焦炭和灰烬。

(木架损毁前的屋顶内部,下方露出的灰白色,就是火灾中立功了的肋拱结构)

(正在被移除的雕塑)

尖塔底部,本来有维奥莱·勒·杜克设计的12圣徒像,和4个福音传道士像,都在4月11日被取下,送去做保养了。原定2022年再装回去,这次逃过一劫。

燃烧中的尖塔坠落下来,才给教堂的肋拱造成了一定的损毁。万幸的是,余下的大部分肋拱都挺住了,整体结构没有坍塌。

可以看到,除了一摊冒着烟的残骸,圣母院内部并没有大面积过火。

但这是怎么回事呢?为什么屋顶全烧,向内坍塌,但是内部基本没被火烧到?

肋拱结构——哥特建筑的结构精髓!正是它拯救了巴黎圣母院的内部空间。

可以说,哥特式大教堂有两层屋顶,最高处是我们看到的三角形尖顶,这是木质结构的,烧掉的主要就是这部分。下面还有一层,是神奇的肋拱和飞扶壁支撑结构。正是这个结构经受住了烈焰的考验,没有让大火在教堂内部肆虐。

这个坚固的结构,不是因为是石质的就能这样坚固,而是一个精妙的工程设计的成果。虽然在中世纪,并没有工程学,更谈不上"设计",一座教堂工地的负责人都只是叫做"大石匠/石匠大师傅"。

二、什么是肋拱+飞扶壁?为什么这么坚固?

肋拱和飞扶壁,是哥特式建筑最早开始应用的一种“外支撑”结构。其特点在于在外部用悬空的支撑结构,撑起中间的石头砌造的肋拱,从而营造出内部高耸、宽阔的长方形单一空间。

其后期的演化中,甚至诞生出最早的“钢筋+石材”的混合结构,可以看作是钢筋混凝土结构的一种原型。

这是维奥莱-勒-杜克的《法国建筑辞典》中的配图,模型就取自巴黎圣母院。

结合下图可以看出,被砸塌的部分,是两个六分拱(单元内被肋条分成六份)之间的那部分。

肋条的存在,阻止了结构进一步受到损害。

借用wb网友@hiyune挤啊挤斯基 的话:就齐着肋条挺住了,坚固得明明白白。要知道,尖塔在还没燃烧的时候,总重150吨。

但是……4月16日早晨,最新的情况传出来。教堂中部,尖塔正下方的十字交叉肋拱,也坍塌了。

可能主要也是因为上方尖塔和支撑结构的过大重量。另外靠近南立面的肋拱,也有一个单元塌了。其余基本上都是完好的。但是内部的石头墙壁和柱子被火焰熏黑了许多。

教堂的这个部分,通常是预留出来作为宗教活动时的仪式通道,所以应该没有什么重要的艺术作品被压在废墟下。

(图片来自Axel Reinaud, @areinaud)

照片中,日光从一个平日里最不可能透光的位置照射下来,诡异得让人不寒而栗。四周的墙壁和本来透光的花窗被烟尘遮住,让这奇异的光线越发显得阴冷和凋零。

三、如何重建?

马克龙总统已经在现场宣布了要重修/重建巴黎圣母院。所需的1.6亿欧元资金,已经由皮诺家族慷慨赞助了1亿欧元。剩下的相信不要几天就应该有赞助人筹集完毕。

虽然现在提起重建方案可能有点太早,但是基本上可以确定的是,仍然按照原本的木结构重建的可能性非常小。

巴黎圣母院不是现代史上第一座受到火灾损害的大教堂。105年前,兰斯主教座堂在1914年的第一次世界大战中也被摧毁过,整体屋架被焚毁,部分肋拱坍塌,大量雕塑甚至被烧到炸裂(当时缺少高层灭火能力),但是也都重建起来了。新的屋顶内是当时最先进的钢结构。那时的法国人在修复战争损毁的教堂时,丝毫不吝惜现代材料的使用。其实大部分还是因为按照老做法,太贵了,还会着火,所以弃之不用。至于日本唯一的一个所谓“替造”的案例,也只是近代才形成的孤例。

1914年,战火摧残后的兰斯主教座堂(Reims)

四、灾难后的反思

事实上,巴黎圣母院的大火,应该是完全可以避免的。因为这不是法兰西的土地上,本世纪第一次有教堂在修缮和维护的过程中,遭受火灾的摧残。

2015年,法国南特市的一座教堂,就发生过类似的事故。幸运的是,那座教堂没有巴黎这么高,周围也比较容易让消防车靠近(巴黎圣母院南边有一个公园,是铁栅栏围起来的,消防车无法进入)。

于是甚至连一部分屋架都保存了下来。现在这里也在维修中。

在法国建筑界,可以说所有古建修复建筑师,都知道,这种木质的结构在修复的时候是特别脆弱的。因为要人为引入各种电器和不安全的因素。但是,2015年,就真的在这样的工地着火了。更令人气愤的是,这样的事故居然又发生了一次!

侥幸逃过一劫的巴黎圣母院,此时仍然面临着极大的威胁。上方的肋拱虽然撑住了火灾,但是在火和水的轮番攻击下,结构是否已经受损,还能撑多久,都是未知数。同时消防用水也给教堂内部淋了个透,水患也是可能存在的。

当然,实际上真正保护了圣母院免于更多损毁的,是第一时间就赶到现场的400名消防员!至少,是他们保证了在尖顶结构砸穿肋拱之后,没有在教堂内部蔓延火势;同时还压住了北塔楼的火势,将损失降低到了最低点。

法国总统马克龙在当天晚上11点多,去圣母院视察,并发表了讲话,宣称“我们一定会共同重建起巴黎圣母院”。

哥特式建筑独特的结构的确让巴黎圣母院这次逃过一劫,但是对于法国如何能在如此重要的修缮工程中出现这样低级的事故,希望随后的调查不要无果而终。

重建的技术不存在问题,就看方案怎样设计了。或许建起一个全新的平台,不妨碍外观的同时,说不定还能容纳游客在上面喝个咖啡,蹦个迪什么的呢~

THE END
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1.拱顶和飞扶壁,触碰天国的手事实上,飞扶壁(Buttress)并不是在哥特后产生的,在罗曼式建筑中已有大量运用,但当时的方式是放在墙内部或隐藏在建筑的后面,即当做纯粹的重力支持结构。但当哥特兴起后,人们发现这种建筑结构其实可以通过美学的方法做的非常美观,于是出现了在原有的简单支持力的飞扶壁上加上了越来越多的繁复的装饰雕刻,轻盈美观,高耸jvzquC41yy}/fxzdcp4dqv4pqvk05?98927488
2.《文明6》风云变幻新增名人名言一览扶壁 “真正的建筑师不应该像画匠一样呆在城市里。他应该登上山峰,学习大自然的鬼斧神工,深刻理解何为扶壁,何为穹顶。”——约翰·罗斯金 “克服万难之人,我将使他成为神之宫殿中的坚实圆柱,从此永世与神同在。”——《启示录》3:12 人文 环境保护主义 jvzquC41yy}/ijrgtuqz0lto1jgofktqm1814957138:2>7:0unuou
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7.砌体结构加固方法2.3增设扶壁柱加固法 混凝土扶壁柱的形式如图2所示。混凝土扶壁柱与原墙体的连接是十分重要的。 该法属于加大截面加固法的一种。其优点亦与钢筋混凝土外加层加固法相近,但承载力提高有限,且较难满足抗震要求,一般仅在非地震区应用。 3、适用于砌体结构的间接加固方法 jvzquC41yy}/lrfpujk:;7hqo1tfy8823a922h44236`4h73af{1;>8694723;7232829>;0ujznn