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享譽(yù)世界的巴黎圣母院近日發(fā)生大火，整座建筑損毀嚴(yán)重，讓全世界為之扼腕、深感嘆息。CompositesWorld雜志也為圣母院的重建以碳纖維復(fù)合材料的角度撰寫了一篇文章，探討碳纖維復(fù)合材料在標(biāo)志性的圓頂上采用的可行性。

巴黎圣母院，正面圖

4月15日，全世界目睹了巴黎圣母院的大火。隨著悲劇的發(fā)生，CW的工作人員互相發(fā)短信和電郵——一個月前，團(tuán)隊剛剛參觀了大教堂，當(dāng)時他們正在巴黎參加2019年的JEC世界大會。像世界上其他地方一樣，我們一天中總會花了幾分鐘的時間與同事交換圣母院的故事和照片；我們不停地檢查火是否已經(jīng)熄滅——看看損壞有多嚴(yán)重。剛剛參觀過大教堂，人們不禁對這座令人驚嘆、充滿鮮活豐富的藝術(shù)的建筑遭受的破壞感到惋惜。

和世界其他地方一樣，我們的想法很快就轉(zhuǎn)向了大教堂的重建。據(jù)報道，已經(jīng)為修復(fù)工作籌集了近10億美元的資金，捐款沒有放緩的跡象。然而，隨著資金的增加，關(guān)于重建應(yīng)該是什么樣子的爭論也隨之展開。將使用哪種材料和技術(shù)？這種設(shè)計會復(fù)制最初的尖塔還是提供某種進(jìn)化技術(shù)？碳纖維復(fù)合材料具有提供低重量強(qiáng)度和剛度以及耐火性的能力，是否能在其中一展所長？

雖然有的人要求根據(jù)歷史準(zhǔn)確性來原樣恢復(fù)圣母院（請記住屋頂是由木頭和鉛構(gòu)成的），有的人人則建議對結(jié)構(gòu)的部分進(jìn)行現(xiàn)代化改造。4月17日，法國總理愛德華·菲利普宣布參加國際建筑競賽，設(shè)計將用于重建巴黎圣母院的尖頂。當(dāng)然，討論現(xiàn)在轉(zhuǎn)向?qū)⒉捎玫牟牧虾图夹g(shù)以及設(shè)計方法。

法國總理愛德華·菲利普（Edouard　Philippe）通過推文稱政府計劃發(fā)起一場國際建筑比賽，尋求代替原來尖頂?shù)母F(xiàn)代化、美觀的建筑方案。

愛德華·菲利普說：這次競標(biāo)將解決一個問題：是應(yīng)該重建一個與4月15日被毀的尖塔一模一樣的東西——它是在19世紀(jì)改造教堂時增建的，或是“像通常情況下教會財產(chǎn)和大教堂的演變那樣，應(yīng)該讓巴黎圣母院得到一個新的尖塔，以適應(yīng)我們時代的技術(shù)和目標(biāo)”。

在4月18日播出的全國公共廣播電臺（NPR）故事中，城市主義建筑師讓 - 米歇爾·威爾莫特（Jean-Michel Wilmotte）說，“圣母院有中世紀(jì)的歷史，但今天它也可以有一個充滿激情的新故事。這場大火現(xiàn)在已經(jīng)成為大教堂歷史的一部分，那么為什么不建造一個鈦制的新屋頂和一個輕質(zhì)碳纖維尖頂呢？“

Wilmotte與法國承包巨頭Bouygues（法國巴黎）和工程顧問CalculMéca（法國南特）一起利用復(fù)合材料設(shè)計Sainte-Trinité，這是一座位于巴黎的俄羅斯東正教大教堂，頂部是玻璃纖維增強(qiáng)圓頂。他們?yōu)榇蠼烫玫奈蓓敼仓谱髁宋鍌€鍍金復(fù)合圓頂。復(fù)合材料制造商Multiplast（法國瓦納）使用Sicomin的SR8100 / SD4772環(huán)氧樹脂灌注系統(tǒng)和重量級四軸玻璃纖維織物（QX1180）與500克/平方米的玻璃纖維織物相結(jié)合，為圓頂生產(chǎn)注入模塑部件。據(jù)說該解決方案能顯著減少建筑物的靜載荷 - 每個復(fù)合拱頂?shù)闹亓績H為傳統(tǒng)建筑圓頂?shù)奈宸种弧?/p>

對于高層結(jié)構(gòu)，碳纖維復(fù)合材料可以降低重量，同時提供強(qiáng)度和剛度以抵御強(qiáng)風(fēng)。610米/ 2001英尺高的Makkah Clock皇家塔就是一個很好的例子，它是沙特阿拉伯Abraj Al-Bait酒店大樓的標(biāo)志。為了減輕重量，鐘樓采用鋼制空間框架，復(fù)合板堅固，足以抵抗53.8米/秒（131英里/小時/公里/小時）的風(fēng)速。

除了提供低重量的強(qiáng)度外，還有各種纖維和樹脂組合可提供耐火性。低煙阻燃（FR，flame retardant）復(fù)合材料最常用的樹脂是丙烯酸基體系，其中大量填充三水氧化鋁（ATH，alumina trihydrate），采用的產(chǎn)品包括Ashland公司（美國俄亥俄州哥倫布市）的MODAR和Scott Bader公司（英國北安普敦郡）的Crestapol。還有膨脹型防火涂料（intumescent veils）和凝膠涂層（gelcoats）之類的新樹脂，例如生物基聚糠醇（PFA），它被用于使用預(yù)浸料制成的鐵路內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，對于輕質(zhì)碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）尖頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)，甚至是雕塑元素來說，這是非常有吸引力的選擇。

Ashland特種樹脂業(yè)務(wù)經(jīng)理ThomJohnson說：“這是一個尚未開發(fā)的領(lǐng)域，使用復(fù)合材料可以使大型彎曲表面和多層建筑更輕?！薄拔覀兛梢灶A(yù)見到它將與全球領(lǐng)先的建筑師取得突破?！?/p>

關(guān)于修復(fù)圣母院的辯論——如何保存大教堂的遺跡和可能被重新想象的東西——才剛剛開始。政治、資金、歷史保護(hù)以及對公共安全的擔(dān)憂都將影響到這一進(jìn)程的制定。希望討論的一部分將包括考慮先進(jìn)碳纖維材料可能發(fā)揮的作用。無論是用來重建最初的設(shè)計，還是用來使建筑的各個部分現(xiàn)代化，碳纖維復(fù)合材料都有助于在未來幾代人中保護(hù)圣母院的美麗。