上海交通大学设计学院建筑遗产保护的创新教学实验——巴黎圣母院的模拟修复
发布时间：2024年12月28日 分类：课程设计
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《建筑遗产保护—理论，技术与实践》是建筑学国际专硕的专业基础课，课程目标是在让学生了解建筑遗产保护的理论思潮、当代保护技术以及基本实践操作。课程结束之际，教研组选择了一个具有代表性的复杂案例——巴黎圣母院——通过建筑历史与保护修复讲解，配合建筑局部残损模型推演、3D打印制作、模拟修复，带领学生直观地理解了巴黎圣母院的残损机理，了解保护修复的主要步骤。同时，培养学生的批判性思维和实际操作能力，帮助其理解建筑遗产保护工作的复杂性。
巴黎圣母院是联合国教科文组织（UNESCO）世界文化遗产名录“巴黎塞纳河畔建筑群”中的一座重要地标。这一建筑群还包括：卢浮宫、巴黎学院、荣军院、协和广场、军事学院、铸币厂、香榭丽舍大街大皇宫、埃菲尔铁塔和夏乐宫。这一片区是历代法国君王意志和趣味编就的城市图景，也是法国辉煌的文化与历史在当下最鲜活的物质遗存。这其中，巴黎圣母院被认为是哥特扩散时期具有明确参考价值的建筑杰作。
联合国教科文组织对巴黎圣母院所在的世界遗产
“巴黎塞纳河畔建筑群”的介绍
图源：https://whc.unesco.org/en/list/600/
巴黎圣母院始建于1163年，1345年完工落成。它的建造标志着巴黎在法国乃至欧洲版图上的重要地位的确立，见证了哥特式建筑和法兰西建筑艺术的兴起。作为一座法国皇家教堂，以及天主教巴黎教区的主教座堂，它见证、伴随了法兰西民族国家不同历史时期的重要事件，从封建到革命，从帝制到共和。
主持巴黎圣母院兴建主教莫里斯·德·苏利
（ Bishop Maurice de Sully，1120-1196）
图源：https://sullygroup.it/en/home
约1525年，罗马教宗书内巴黎圣母院建筑的插图
法国国家图书馆藏
1607年巴黎城鸟瞰图中的巴黎圣母院位于画面中心位置
图源：https://military-history.fandom.com/wiki/Wall_of_Charles_V,_Paris
大革命期间，作为皇家教堂和天主教巴黎教区主教座堂的巴黎圣母院受到革命者的破坏和掠夺。革命者误认为教堂西立面国王长廊中的28犹太王像是法国国王像，将去推倒破坏。这些雕像原被以为已经完全陨灭，直到1977年在教堂附近一处花园地下，找到这些被掩埋的头像，现藏于巴黎克吕尼博物馆。
1804年12月2日，拿破仑·波拿巴在巴黎圣母院加冕为法兰西皇帝
图为拿破仑及妻子约瑟芬一行人从正门进入教堂的场景
1831年，维克多·雨果的小说《巴黎圣母院》首次出版。以巴黎圣母院为背景的小说，引发了一场保护巴黎圣母院的全国性共识，同时唤起了人们对哥特艺术形式恢复的兴趣，为巴黎圣母院成为法国的国家象征奠定了民意基础。
在800余年的历史中，巴黎圣母院经历过多次修缮，其中最重要也是最具争议的是19世纪维莱·勒杜克主持的修缮，也成为了“风格性修复”的代表。最近的一次保护修复是在2019年火灾之后，也是本次课程讲授与实践的主要内容来源。
2019年4月15日下午6点20分左右
教堂的屋顶开始起火燃烧
火势迅速蔓延至整个木质屋顶，延及吞没尖塔。屋顶最外层的铅皮被烧融，向空中释放大量有毒浓烟。
约7点半左右
尖塔焚毁倒塌，燃烧的碎件跌落击穿教堂的石质拱顶。
直至午夜
教堂的屋顶成了燃烧的十字架，所幸西面两座塔楼被消防员奋力保住，教堂内大量针对文物、圣物、艺术品也被安全转移。
清晨
近15小时的救火行动宣告结束，教堂地板上布满积水、坍塌的拱顶石块和木质梁架的焚渣。
2019年4月15日的火灾是巴黎圣母院历史上有记载有见证的最严重一次损毁。火情扑灭后，以总统马克龙为首的法国政府迅速颁布了为期五年的巴黎圣母院修复计划，修缮后的巴黎圣母院预计于2024年12月8日——无玷始胎节(Feast of the Immaculate Conception)——重新对外开放。
巴黎圣母院的抢险加固与损毁评估随即展开。为了恢复这座经典的哥特式建筑，法国和巴黎的地标，世界各地的古建保护与修复专家积极联络，筹备了一项宏大而复杂的修复工程。逾千名来自不同国家地区的工匠（包括石匠、石切割工、木匠、屋顶工、铁工和玻璃匠在内）与修复专家，陆续投入这场为期五年的重建和修复工作。
围绕巴黎圣母院的重建与修复，建筑界、设计界、文物保护界爆发了多次辩论。课程对整个修缮过程中专家意见、社群参与、民意发声、文化影响力传播、国家形象的输出等各方因素进行了回顾，让学生进一步了解遗产保护各方博弈，最终方案形成背后的逻辑。
尽管巴黎圣母院的修复已尘埃落定，但它作为人类共有的文化财富，仍然可以从不同角度进行解读和挖掘，给建筑行业、设计行业留下了再创作的空间。对于建筑学的学生，如何参与到这一里程碑性的修复之中？从教学层面，通过残损分析来理解建筑垮塌机理，在现有的文化遗产保护准则下进行修复步骤的模拟，对理论学习是有效的补充。
教研组为这次课程制作的模型再现了巴黎圣母院在火灾后的结构残损状况，立体地呈现了建筑拱顶破损的形态，对建筑结构的展现可以帮助学生更清晰地理解火灾中拱顶破损形成的机制。
建模区域选择了巴黎圣母院北耳堂上半部分（包括花窗及以上部件），这个部分包含了火灾中石质拱顶三处重大破损中的一处，残留的山墙暗示了被焚毁的木质坡顶的形状，通过耳堂与交叉部连接处的断面可以同时看到拱顶下方与上方的空间。
本次建模工作也遇到了一些实际的挑战，由于无法到达现场对建筑进行实地观察，只能参考图像与文字资料建模。尽管网络上可以看到多种巴黎圣母院三维模型，但这些模型的局部结构往往无法正确呈现建筑的实际面貌。因此只能通过对图文资料的搜集整理，从零开始进行建模。
图片来源：https://sketchfab.com/3d-models/the-iconic-notre-dame-cathedral-on-fire-6801e3fcbb6f474abacfd14302cb6d70；https://www.yeggi.com/q/notre+dame+de+paris/；https://3dexport.com/3dmodel-notre-dame-de-paris-451000.htm
图片来源：https://ohiostate.pressbooks.pub/exploringarchitectureandlandscape/chapter/notre-dame-de-paris/
图片来源：https://www.dailymail.co.uk/news/article-6929643/Bloodied-unbowed-Lady-Paris-saved-divine-intervention-writes-ROBERT-HARDMAN.html#i-a9f3d4102b84a44d
图片来源：https://www.alamy.com/a-wooden-architectural-model-of-notre-dame-de-paris-which-is-situated-inside-notre-dame-cathedral-in-parisfrance-image401189443.html
在资料搜集的过程中，教研组发现现存建筑平面图与立面绘图的细节程度不足以支撑建模工作，而搜集到的大部分耳堂的照片材料都来自巴黎圣母院的南面，这是因为建筑南面的塞纳河为摄影师提供了更为方便的拍摄角度，而北面毗邻的建筑物使得北耳堂的拍摄变得困难。建筑内部的照片也因透视角度令人难以直观理解各部分的比例关系，建筑部件之间的比例关系只能通过推算来获得。
图片来源：https://www.pinterest.com/
通过对细节的考察，教研组也有一些具体的发现。对比南北耳堂的立面，可以看到分别关联《圣经·新约》和《旧约》的南北花窗不仅在圆的分割次数上存在差异——南花窗分割为12份，象征12使徒，北花窗分割为16份（8的二倍），象征新生——南北山墙两侧的小尖塔也在高度上存在差异，南立面的浮雕装饰也更为华丽，这不仅体现了宗教功能的需求，也见证了分别主持两个立面的建筑师在设计风格上的差异。另外，紧邻花窗的拱顶在进深上只有这一层大部分拱顶的一半，通过对历史材料的查阅，了解到这是13世纪改建的结果，而南北花窗的尺寸与结构也在原始设计的基础上有了较大的改变。
图片来源：https://www.dailymail.co.uk/news/article-6929643/Bloodied-unbowed-Lady-Paris-saved-divine-intervention-writes-ROBERT-HARDMAN.html#i-a9f3d4102b84a44d；https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/46/South_transept_of_Notre-Dame_de_Paris%2C_6_August_2009.jpg
图片来源：https://www.youtube.com/watch?v=pR0n6K4O8ig
为了让学生直观、多角度地观察建筑受损状况，也为了在课程中让学生获得对修复操作的实际体验，用3D打印的方式将建模输出为实体模型。模型采用了约1:250的比例，为了最大程度地展现建筑细节，采用了可实现更高空间分辨率的光敏树脂，但仍在建模时对细节做了一定程度的精简。
为便于操作，在软件中将毗邻交叉部的拱顶（火灾中破损的拱顶）设计为可拆卸部件，并为破损区域制作了可拼接的修补件，也制作了可装配在墙体顶部的坡顶。
打印后，模型表面进行了涂装，用双层丙烯颜料模仿建筑石材的自然老化的质感。在拱顶与山墙表面用水溶性胶水粘了木炭颗粒，模仿焚烧灰烬在拱顶形成的堆积物，既可以让学生观察建筑物在火灾后污染的状况，也为修复实践提供了清洗操作的体验场景。
巴黎圣母院北耳堂火灾后受损状况与模拟修复模型
《建筑遗产保护—理论，技术与实践》是建筑学国际专硕的专业基础课，课程目标是在让学生了解建筑遗产保护的理论思潮、当代保护技术以及基本实践操作。课程结束之际，教研组选择了一个具有代表性的复杂案例——巴黎圣母院——通过建筑历史与保护修复讲解，配合建筑局部残损模型推演、3D打印制作、模拟修复，带领学生直观地理解了巴黎圣母院的残损机理，了解保护修复的主要步骤。同时，培养学生的批判性思维和实际操作能力，帮助其理解建筑遗产保护工作的复杂性。
巴黎圣母院是联合国教科文组织（UNESCO）世界文化遗产名录“巴黎塞纳河畔建筑群”中的一座重要地标。这一建筑群还包括：卢浮宫、巴黎学院、荣军院、协和广场、军事学院、铸币厂、香榭丽舍大街大皇宫、埃菲尔铁塔和夏乐宫。这一片区是历代法国君王意志和趣味编就的城市图景，也是法国辉煌的文化与历史在当下最鲜活的物质遗存。这其中，巴黎圣母院被认为是哥特扩散时期具有明确参考价值的建筑杰作。
联合国教科文组织对巴黎圣母院所在的世界遗产
“巴黎塞纳河畔建筑群”的介绍
图源：https://whc.unesco.org/en/list/600/
巴黎圣母院始建于1163年，1345年完工落成。它的建造标志着巴黎在法国乃至欧洲版图上的重要地位的确立，见证了哥特式建筑和法兰西建筑艺术的兴起。作为一座法国皇家教堂，以及天主教巴黎教区的主教座堂，它见证、伴随了法兰西民族国家不同历史时期的重要事件，从封建到革命，从帝制到共和。
主持巴黎圣母院兴建主教莫里斯·德·苏利
（ Bishop Maurice de Sully，1120-1196）
图源：https://sullygroup.it/en/home
约1525年，罗马教宗书内巴黎圣母院建筑的插图
法国国家图书馆藏
1607年巴黎城鸟瞰图中的巴黎圣母院位于画面中心位置
图源：https://military-history.fandom.com/wiki/Wall_of_Charles_V,_Paris
大革命期间，作为皇家教堂和天主教巴黎教区主教座堂的巴黎圣母院受到革命者的破坏和掠夺。革命者误认为教堂西立面国王长廊中的28犹太王像是法国国王像，将去推倒破坏。这些雕像原被以为已经完全陨灭，直到1977年在教堂附近一处花园地下，找到这些被掩埋的头像，现藏于巴黎克吕尼博物馆。
1804年12月2日，拿破仑·波拿巴在巴黎圣母院加冕为法兰西皇帝
图为拿破仑及妻子约瑟芬一行人从正门进入教堂的场景
1831年，维克多·雨果的小说《巴黎圣母院》首次出版。以巴黎圣母院为背景的小说，引发了一场保护巴黎圣母院的全国性共识，同时唤起了人们对哥特艺术形式恢复的兴趣，为巴黎圣母院成为法国的国家象征奠定了民意基础。
在800余年的历史中，巴黎圣母院经历过多次修缮，其中最重要也是最具争议的是19世纪维莱·勒杜克主持的修缮，也成为了“风格性修复”的代表。最近的一次保护修复是在2019年火灾之后，也是本次课程讲授与实践的主要内容来源。
2019年4月15日下午6点20分左右
教堂的屋顶开始起火燃烧
火势迅速蔓延至整个木质屋顶，延及吞没尖塔。屋顶最外层的铅皮被烧融，向空中释放大量有毒浓烟。
约7点半左右
尖塔焚毁倒塌，燃烧的碎件跌落击穿教堂的石质拱顶。
直至午夜
教堂的屋顶成了燃烧的十字架，所幸西面两座塔楼被消防员奋力保住，教堂内大量针对文物、圣物、艺术品也被安全转移。
清晨
近15小时的救火行动宣告结束，教堂地板上布满积水、坍塌的拱顶石块和木质梁架的焚渣。
2019年4月15日的火灾是巴黎圣母院历史上有记载有见证的最严重一次损毁。火情扑灭后，以总统马克龙为首的法国政府迅速颁布了为期五年的巴黎圣母院修复计划，修缮后的巴黎圣母院预计于2024年12月8日——无玷始胎节(Feast of the Immaculate Conception)——重新对外开放。
巴黎圣母院的抢险加固与损毁评估随即展开。为了恢复这座经典的哥特式建筑，法国和巴黎的地标，世界各地的古建保护与修复专家积极联络，筹备了一项宏大而复杂的修复工程。逾千名来自不同国家地区的工匠（包括石匠、石切割工、木匠、屋顶工、铁工和玻璃匠在内）与修复专家，陆续投入这场为期五年的重建和修复工作。
围绕巴黎圣母院的重建与修复，建筑界、设计界、文物保护界爆发了多次辩论。课程对整个修缮过程中专家意见、社群参与、民意发声、文化影响力传播、国家形象的输出等各方因素进行了回顾，让学生进一步了解遗产保护各方博弈，最终方案形成背后的逻辑。
尽管巴黎圣母院的修复已尘埃落定，但它作为人类共有的文化财富，仍然可以从不同角度进行解读和挖掘，给建筑行业、设计行业留下了再创作的空间。对于建筑学的学生，如何参与到这一里程碑性的修复之中？从教学层面，通过残损分析来理解建筑垮塌机理，在现有的文化遗产保护准则下进行修复步骤的模拟，对理论学习是有效的补充。
教研组为这次课程制作的模型再现了巴黎圣母院在火灾后的结构残损状况，立体地呈现了建筑拱顶破损的形态，对建筑结构的展现可以帮助学生更清晰地理解火灾中拱顶破损形成的机制。
建模区域选择了巴黎圣母院北耳堂上半部分（包括花窗及以上部件），这个部分包含了火灾中石质拱顶三处重大破损中的一处，残留的山墙暗示了被焚毁的木质坡顶的形状，通过耳堂与交叉部连接处的断面可以同时看到拱顶下方与上方的空间。
本次建模工作也遇到了一些实际的挑战，由于无法到达现场对建筑进行实地观察，只能参考图像与文字资料建模。尽管网络上可以看到多种巴黎圣母院三维模型，但这些模型的局部结构往往无法正确呈现建筑的实际面貌。因此只能通过对图文资料的搜集整理，从零开始进行建模。
图片来源：https://sketchfab.com/3d-models/the-iconic-notre-dame-cathedral-on-fire-6801e3fcbb6f474abacfd14302cb6d70；https://www.yeggi.com/q/notre+dame+de+paris/；https://3dexport.com/3dmodel-notre-dame-de-paris-451000.htm
图片来源：https://ohiostate.pressbooks.pub/exploringarchitectureandlandscape/chapter/notre-dame-de-paris/
图片来源：https://www.dailymail.co.uk/news/article-6929643/Bloodied-unbowed-Lady-Paris-saved-divine-intervention-writes-ROBERT-HARDMAN.html#i-a9f3d4102b84a44d
图片来源：https://www.alamy.com/a-wooden-architectural-model-of-notre-dame-de-paris-which-is-situated-inside-notre-dame-cathedral-in-parisfrance-image401189443.html
在资料搜集的过程中，教研组发现现存建筑平面图与立面绘图的细节程度不足以支撑建模工作，而搜集到的大部分耳堂的照片材料都来自巴黎圣母院的南面，这是因为建筑南面的塞纳河为摄影师提供了更为方便的拍摄角度，而北面毗邻的建筑物使得北耳堂的拍摄变得困难。建筑内部的照片也因透视角度令人难以直观理解各部分的比例关系，建筑部件之间的比例关系只能通过推算来获得。
图片来源：https://www.pinterest.com/
通过对细节的考察，教研组也有一些具体的发现。对比南北耳堂的立面，可以看到分别关联《圣经·新约》和《旧约》的南北花窗不仅在圆的分割次数上存在差异——南花窗分割为12份，象征12使徒，北花窗分割为16份（8的二倍），象征新生——南北山墙两侧的小尖塔也在高度上存在差异，南立面的浮雕装饰也更为华丽，这不仅体现了宗教功能的需求，也见证了分别主持两个立面的建筑师在设计风格上的差异。另外，紧邻花窗的拱顶在进深上只有这一层大部分拱顶的一半，通过对历史材料的查阅，了解到这是13世纪改建的结果，而南北花窗的尺寸与结构也在原始设计的基础上有了较大的改变。
图片来源：https://www.dailymail.co.uk/news/article-6929643/Bloodied-unbowed-Lady-Paris-saved-divine-intervention-writes-ROBERT-HARDMAN.html#i-a9f3d4102b84a44d；https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/46/South_transept_of_Notre-Dame_de_Paris%2C_6_August_2009.jpg
图片来源：https://www.youtube.com/watch?v=pR0n6K4O8ig
为了让学生直观、多角度地观察建筑受损状况，也为了在课程中让学生获得对修复操作的实际体验，用3D打印的方式将建模输出为实体模型。模型采用了约1:250的比例，为了最大程度地展现建筑细节，采用了可实现更高空间分辨率的光敏树脂，但仍在建模时对细节做了一定程度的精简。
为便于操作，在软件中将毗邻交叉部的拱顶（火灾中破损的拱顶）设计为可拆卸部件，并为破损区域制作了可拼接的修补件，也制作了可装配在墙体顶部的坡顶。
打印后，模型表面进行了涂装，用双层丙烯颜料模仿建筑石材的自然老化的质感。在拱顶与山墙表面用水溶性胶水粘了木炭颗粒，模仿焚烧灰烬在拱顶形成的堆积物，既可以让学生观察建筑物在火灾后污染的状况，也为修复实践提供了清洗操作的体验场景。
巴黎圣母院北耳堂火灾后受损状况与模拟修复模型
模拟修复环节设计了两个操作步骤。
第一步是对模型表面木炭颗粒的清洗，模拟实际保护修复工程中对拱顶和山墙表面堆积物的清理。
第二步是对拱顶缺损部位的修补与坡顶的补配，模拟实际保护修复中对缺损部分的复建。
但课堂模拟修复使用的是微缩模型，与实际建筑修复工程有较大差异，为了更好地实现教学目的，在教学过程中也向学生介绍了可移动文物与不可移动文物修复的异同点。
由于模型表面涂装采用了不溶于水的丙烯颜料，而粘结木炭颗粒使用了水溶性胶水，可以方便地用水清洗，同时避免对涂装颜料的损伤。这种设计可以让学生体验和理解文物清洗的一个基本原则——需要在实现有效清洗的同时保证文物本体的安全。
在实际的保护修复工程中，巴黎圣母院石质拱顶的修复采用了古代工艺与材料——用弓形木托架对缺损部位进行临时性支撑，在支撑件表面砌筑拱形石块，砌筑完成后拆除木质托架。但微缩模型的尺寸无法支持如此细小部件的拼装，因此设计为缺损区域制作了整块的填充物，用胶水在断口做粘接，粘接完成后用修复腻子对接口表面进行找平，腻子固化后打磨修整，并进行全色。这项操作更接近可移动文物中器物与雕塑品修复，因此在教学过程中也对这类文物修复的原则（例如最小干预，可辨识性原则等）做了介绍。
左图片来源：https://informedinfrastructure.com/67251/return-to-glory-notre-dames-restoration-is-on-track/
指导阶段，也建议学生在每个操作步骤前后拍照，并加以比对，模拟文物保护修复工程中的档案照相记录工作。
实际体验过程中，学生们展现了对教学内容不同程度的理解与消化。例如，有的学生在清洗过程中采用了保留部分区域污染物的方法，以实现修复后仍可看到修复前后对比的目的。
也有学生忽略了讲解阶段对清洗环节终止节点的提示，因过度清洗造成了模型涂装层的破坏，实际体验了不当修复可能对文物本体的损伤。
我支持最小干预原则和修复的可识别性，但这个practice went too far了。「杨哲」
我希望能保留建筑的原真性、完整性，最小干预的前提下区分新旧材料，并且希望修复过程中采取的措施可以是可逆的。但目前条件无法做到，甚至涂多了腻子。「秦沛然」
I really enjoyed this class! Since I’m not at architect I’ve never done this type of modeling before. Therefore it was fun to get a glimpse what it’s like being an architect!
「KLARA HOGBERG 」
It was a very nice class. Sometimes I miss the model making, haven't had enought in my bachelor.About our class of restoration I made a video for my blog about studying in SJTU, there is a link to it (but the video in russian with auto english subtitles)「https://www.instagram.com/reel/DC4VOWTyZh2/?igsh=dnppMmtreGJpMDZ5」Back to my university we had an extra-curriculum of 3D model making of the Notre-Dame de Paris and after class I remembered about our project.Need to be finished a bit and I guess I can print the whole building later. Thank you for the new experience again! Every class is very interesting.
「ADELIA GATAULLINA 」
我认同最小干预原则和可识别性原则，对遗产本身的修复行为的各步骤应当详细的记录，以便让人了解遗产各阶段的原貌。这是一项需要十足的耐心、长久的时间和翔实的记录的工作，我认为我在课上做的还太粗糙了。「周衡丽」
本次课程也为学生留下了一个开放性题目——木构坡顶下方的支架系统未做建模，保留了一个可以补充的空间，供有兴趣的学生在课后独立搜集资料，用三维建模和打印的方式补配这部分结构，体验文物保护工作者在实际工作中的前期研究。
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