地标性建筑在我们的心中,往往是永久性的。在一代又一代人面前,它们主宰了天际线,这些剪影体现了一个城市的特色,也让所有人都习以为常。但在2019年,全世界都得知了巴黎圣母院被大火吞没的可怕消息。


 

巴黎圣母院在法国历史上扮演了关键角色,850 年来,圣母院一直是官方的"零点",衡量着所有其他地方距离到巴黎的距离。


 


 

建筑始建于路易七世国王统治时期(公元1163年),历时183年建成,是法国第一座哥特式石制建筑。1431年,英国的亨利六世在这里加冕为法国国王,1804年拿破仑在这里举行了皇帝加冕仪式。大教堂在法国大革命、两次世界大战、纳粹占领和酸雨中幸存下来。


 

建筑占地130米×48米,高35米,主要由石灰石、橡木、铁和铅建造而成。


 

2019年4月15日傍晚,圣母院屋顶下发生火灾。作为联合国教科文组织世界遗产,这座12世纪的建筑获得了最高的保护地位。法国消防队经常在现场进行紧急演习,因为大家都知道木屋顶是潜在的火灾危险。


 


 

建筑结构主要是石头和木材,木屋顶被铅板覆盖。法国文化部和巴黎大教区在过去十年中筹集了1亿欧元,用于对大教堂进行大规模修复。火灾时,大楼被脚手架包裹,维修工作正在进行中。事后,只有三分之一的大教堂屋顶幸存下来:其余的屋顶掉进了教堂的内部,推倒了一些拱形的石天花板。火灾后调查发现,唯一可能的罪魁祸首可能是电线故障或修复工人丢弃的烟头。据估计,修复这座建筑的成本在11.3亿至20亿美元之间。


 

当灾难袭来,让这座对每个人都意义如此之大的建筑物被摧毁时,人们充满了难以置信的情绪和巨大的悲伤。几天后当圣母院大火仍未被扑灭时,法国总统马克龙承诺,会投入法国的所有资源重建这座标志性的大教堂。


 

CAD 行业显然不会错过这次浓烟中的一线营销机会。这个可怕的消息后不久,各个CAD软件公司就全面展开“竞标”,准备免费为该项目提供他们的AEC工具。有些公司甚至为重建工作捐款,以获得参与其中的机会。此外,他们还争先恐后地尝试找到过去对大教堂进行的激光扫描图像,以便能够快速使用BIM技术和CAD解决方案,在数字世界中重现巴黎圣母院。值得庆幸的是,这种狂热并没有持续太久。直到今年春天,在火灾发生两年后,Autodesk才提到它参与了巴黎圣母院的重建工作,并指出Revit在重建中正发挥着作用。


 

Revit模型包括巴黎圣母院本身、墓穴、圣堂、尖顶和大教堂后面的花园


 

火灾发生五天后,马克龙就承诺,新的大教堂会在五年内完成重建,且会比前更美。为此,设计团队、专业装修商和建筑公司必须克服一些实质性的障碍。主要问题包括与原有材料相似的材料的采购,以及保存原始素材和修复受损石材这类极为复杂的工作。


 

大教堂的屋顶是由上百年的橡树制成的,这即使是在13世纪也是比较珍惜的材料。而现在,由于频繁的树木砍伐,欧洲没有多少足够高的树木。许多专家认为,该项目更有可能需要持续几十年的时间。


 

Autodesk法国分公司的BIM生态系统开发经理Emmanuel Di Giacomo说,“在听闻这一令人震惊的消息后,我们立即决定帮助圣母院的重建,并向重建基金进行了现金捐赠。我们认为在重建的过程中,BIM将会发挥非常重要的作用,我们开始与一家公司合作,根据艺术和建筑历史学家Andrew Tallon创建的激光扫描图像,创建大教堂火灾前的BIM模型。”


 

出生于比利时的Tallon在2010年对巴黎圣母院进行过激光扫描。在欧洲艺术纪录片的支持下,他开始使用 Leica Geosystems激光扫描仪从西侧入口开始从上到下对大教堂进行扫描。


 

当时,塔隆希望对建筑进行激光扫描,以了解哥特式结构的性质,并识别是否有结构异常的情况。在此之前,所有用于绘制图纸的标准调查都在关注对齐错误,这其实有点夸大了13世纪建筑商的精度和能力。塔隆的激光扫描是大教堂唯一真正精确的成建测量。遗憾的是,Tallon在圣母院火灾前几年去世,没有机会意识到他的工作对重建这个奇妙的哥特式杰作意味着什么。


 


 

虽然Autodesk公司正在进行这项工作,但法国在政府一级并没有组织负责重建工作。重建工作是由文化部主持,并有一个名为DAC的专门子公司参与其中。为了加快这一进程,2019年11月28日,马克龙成立了一个新的公共组织,称为EPA,主要职能是公共行政。他任命了一位前陆军将领Jean-LouisGeargelin负责组织的领导,以在五年内完成重建并重新开放。


 

Autodesk与EPA进行了接触,并就使用BIM技术进行了多次沟通。EPA 和Autodesk合作开发了Revit  BIM 模型,并且专注于建筑的结构元素,即石材。在模型中,对墓穴、圣堂、尖顶、圣母院本身和大教堂后面的花园进行了建模。但没有木工模型,因为没有屋顶结构的详细图纸,也没有可供激光扫描的空隙。EPA 对 BIM 模型有许多具体用途,包括场地物流规划、起重机位置、材料交付和组织现场安全。由于火灾造成的铅污染非常严重,在工地工作的人必须采取广泛的安全措施。


 

Autodesk提供了其 AEC 套件的一些许可证,可访问AutoCAD、Recap激光扫描工具和Revit,并允许 EPA 访问Autodesk的在线协作平台Autodesk BIM 360,以便进行模型共享和项目会议。


 

该小组已经进行了大量的火灾后无人机调查,能够确定某一块石头落到哪里,以便他们可以重复使用、修复和放回原位。火灾后的BIM模型是根据使用12台激光扫描仪进行的一项调查而构建的,该扫描仪共进行了4.6万次扫描。


 


 

而新的石材是手工制作的,木材也是。另一个担忧是,如此多的水被注入大教堂,以至于关键的结构可能已经移动,甚至可能已经影响了地基。


 

现场大约有250名不同行业的工匠,因为虽然材料保存和新的石制品和木制品仍然要依靠传统工艺,但在重建过程中将混合使用激光扫描、无人机、BIM等新技术。


 

Autodesk希望EPA利用BIM 360和BIM技术来加快流程,避免现场问题。Di Giacomo认为,使用BIM检查大楼内防火系统的布线有很大的优势。不言而喻的是,环保局希望确保未来的防火系统将是完美的。由于他们用大量的木材以完全相同的方式重建,防火是重建中较为关键的部分之一。


 

在有毒铅环境中工作需要非常严密的安全性和广泛的保护,因此清理现场花了两年时间,现在才可以回去收集剩下的烧焦的屋顶结构。EPA 正在使用 BIM 模型来决定新的脚手架应该去哪里。随着项目的进展,Navisworks 和其他Autodesk解决方案可用于规划 4D 和 5D 时间线。


 


 

Autodesk目前正在与EPA讨论,在未来使用BIM模型进行建筑的维护,通过连接物联网传感器,避免未来的火灾风险。如果真的落实,那么巴黎圣母院将进入数字孪生的时代。


 

马克龙仍然在致力于推动实现一个突破性的时间表。即使我们掌握着所有的数字工具,这似乎是一个难以置信的不切实际的最后期限。


 

传统制造技术本身的应用就是一个缓慢的过程,这其中还涉及到材料的采购、新冠疫情的影响,以及现场场地的清理。这一切都需要快速进行,才能在预计的时间内完成重建。


 

凭借准确的火灾前后的BIM 模型对比,我们完全有有能力使用现代制造技术来代替石材和木材的传统制作。


 


 

但很多人会认为,既然我们称之为巴黎圣母院的重建,那么就应该按照它过去被建立起来的方式,通过手工重建。就像如果梵高的画作损坏了,你也不会去数码打印一幅一样。


 

我们能够期待的,就是BIM技术的应用,能加速手工制作的进程,并降低未来的建筑风险。


 

但一个重要的启发是,我们需要尽快对每一个对我们珍贵的建筑进行激光扫描,以数字的形式记录下这些世界文化遗产。数字备份并不完美,但在灾难之中,肯定比什么都没有好。


 

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