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  1858年,兩廣地區的教務由澳門教區獨立出來,交由巴黎外方傳教會接管,成立粵桂監牧區,該會法籍會士明稽章(Bishop Philippe François Zéphirin Guillemin)獲教廷委任為首任宗座監牧。明稽章本人早於1848年10月來粵傳教,當時他已有要在廣州建立一間大教堂的設想。咸豐元年(1851年)在當時的兩广部堂旁邊購置房產,並建立了一間小教堂。咸豐三年(1853年)開始與廣東地方當局談判建造教堂的有關事宜,但當時的談判並不順利。其後第二次鴉片戰爭爆發,英法聯軍攻陷廣州城,新城內靠近珠江的兩廣總督部堂被摧毀,當時的兩廣總督葉名琛被俘。  戰後明稽章依據清廷所籤的《北京條約》中第六款“傳教士可在各省租買田地建造天主教堂”的規定,要求廣東地方當局歸還以前被充公的教堂屋宇,用作新教堂的用地。廣州當局最初提議了幾塊城外的土地,被明稽章拒絕,他以原來的教堂位於城內為由,要求以城內的土地作為補償。最終在當時駐紮廣州的法國海軍總兵艾梅·庫普旺的軍事支援下,逼使兩廣總督勞崇光於1861年1月25日簽訂合約,將兩廣總督行署基址,永租給巴黎外方傳教會興建天主堂,面積為42畝6分6釐,每畝租金為1,500文錢,1863年3月又再增租地17畝6分9釐。自此以教堂為中心,在北至大新路,南至賣麻街,東至白米巷,西至玉子巷的廣闊區域,逐步建立起孤兒院、育嬰院、聖心書院、明德女子中學、日新小學、聖方濟各小修院和中華無原罪聖母女修會等等附屬設施,形成教徒群集區和華南的天主教傳教中心。  明稽章在1858年回法國覲見法皇拿破崙三世,他陳述英美兩國在廣州的勢力發展,引起拿破崙三世對法國在廣州的影響力遜色於他國的憂慮,明稽章借勢建言利用建立教堂和傳教來擴大法國在華的影響力,以彌補貿易上的劣勢,最終拿破崙三世許諾個人資助三十萬法郎,同時也容許明稽章向法國的天主教徒募集捐款。而在教堂工程展開之後,明稽章透過巧妙的運作手段,使得法國政府同意增加撥款二十五萬法郎,其中七萬五千法郎的餘款在法蘭西第二帝國倒臺後,在1873年5月經法國議會以491票贊成、100票反對投票通過,撥付予法國外交部用於教堂的建設。  教堂的地基部分在1861年6月28日耶穌聖心節當日開工,1863年完成,同年12月8日的聖母無原罪日舉行盛大的奠基儀式,周邊的街道被裝飾一新,也吸引了大批民眾圍觀。兩廣總督乘坐八人大轎到場,一眾文官、約300名八旗官兵,傳教士和約20名神父,以及歐洲各國所有的駐粵領事和高階官員也一同出席。在奠基儀式上,當時的法國駐廣州領事李天嘉(Gilbert de Trenqualye)和明稽章主教分別致辭。取自耶路撒冷的一塊石頭和取自羅馬的一千克泥土被放置於兩塊奠基石之下,以示基督教創立於東方之耶路撒冷,而興起於西方之羅馬之意,兩塊奠基石上分別刻有“Jerusalem 1863”和“Roma 1863”的字樣。  教堂的建造遭遇不少阻力,除了興建教堂及附屬的建築需要徵用大量的民房土地以外,在歷經兩次鴉片戰爭之後,廣州的民眾普遍排斥和敵視洋人。教堂的建設在1869年被迫中斷,因當時的兩廣總督禁止採石,而民間湧動的排外情緒也漸趨熾熱,面對這種局面,主教明稽章直接與北京的朝廷官員進行交涉,令問題得以解決。不過,儘管從構思建堂到籌集款項,再到監督建設,明稽章是教堂計劃得以實現的關鍵人物,但他本人卻無緣得見教堂的完工。明稽章在1879年9月被教廷召回,此後未能重返中國,於1886年,即教堂建成前的兩年,以72歲的高齡在巴黎病逝。石室教堂在接任主教邵斯(Bishop Augustin Chausse)的主持下建造完成。

  石室教堂是全球四座全石構的哥特式教堂之一,建築面積為2924平方米,東西寬32.85米,南北長77.17米,中殿屋頂高28.2米,塔尖到地面高度為52.76米,是中國和東南亞地區最大的哥特式風格教堂,也是中國最大的石構建築。教堂的主要建築師是來自法國南錫的Léon Vautrin,主教明稽章曾在法國洛林一帶看到過不少Léon Vautrin的作品,Vautrin的建築才華給他留下了深刻的印象,因此邀請他設計廣州的教堂,並且在Léon Vautrin的建議和選擇下,明稽章聘請了同樣來自南錫的Charles Hyacinthe Humbert作為執行建築師,同樣擔任執行建築師的還有巴黎的Antoine Hermitte,兩人在1862年12月下旬從馬賽登船,親赴廣州,指導教堂的具體建造工程。石室教堂的正立面是仿照巴黎第七區的聖克羅蒂德教堂而建,而中殿和半圓形後殿的內部則是參照法國的圖勒大教堂,整座教堂而言是屬於19世紀興盛於歐洲的歌德復興式風格。  由於教堂全部使用花崗石建成,而廣州並不出產花崗石,教堂用盡了當時從香港九龍的牛頭角及茶果嶺開採出來的大麻石。這些石用帆船運至廣州,再用人工打鑿,吊裝,粘合。建造過程經歷重重艱難,最初由兩位法國建築工程師指揮,由於與本地工人語言不通,加上中國人從來沒有建造哥特式教堂的經驗,工程開展數年,僅壘起幾尺高的石塊,兩位法國建築師因水土不服,在開工兩年後提前回國,後來得一位到工地探望同鄉的廣東揭陽縣坪上鎮尖田村南門(一說為揭陽縣河婆鎮)建築工人(石匠)蔡孝留下擔任總管工,前後歷時25年,終在1888年完成。單單是開採用石,就已用了8年。由於教堂是用花崗石建築,故又名“石室”。  石室聖心教堂正面是一對巍峨高聳的雙尖石塔,西側石塔裝置時鐘,而東側石塔原本安放五個法國運來的銅響鐘,但其中一個在1980年代初被教堂的神父送給了廣西梧州的一座教堂(已被重新熔鑄),因此現在塔內只剩下四個銅鐘;教堂內有尖形肋骨高叉的拱形穹窿;合掌式的花窗櫺分佈在正面大門上和四周牆壁。教堂的門窗均以紅、黃、藍、綠等七彩玻璃鑲嵌,既避免了室外強光射入,又使室內光線終年保持著柔和,形成慈祥、肅穆的宗教氣氛。在高處俯瞰整座教堂,會發現其像一個平放的拉丁十字架。教堂門外的石階梯原來是七級,後來由於多年積土和地面的抬高,現在實際上只看到五級階梯。

  以教堂為中心,周邊區域原本建有包括教會學校、孤兒院、修院在內的龐大附屬建築群,經過多年的拆毀和佔用,屬於教會的土地面積不斷減少,現存的歷史建築只剩下教堂本身、背面的主教府和東西兩邊的頤鐸堂,同時附近區域興建了大量的高層建築,對教堂和街區的歷史風貌造成很大的負面影響。  抗日戰爭期間,廣州遭受日軍的猛烈空襲,其中一架日機撞上塔尖的避雷針,撞在教堂前的滄海茶樓,後爆炸,堂內的彩色玻璃損失過半,西塔的時鐘亦被震停;中華民國政府在1949年撤出廣州時炸燬鄰近的海珠橋,導致教堂的玻璃絕大部分被震壞;文化大革命期間,石室受到嚴重破壞,所有宗教油畫被撕掉,剩下的部分彩色玻璃和花窗悉數被打碎,樓頂獅頭排水口全用鐵錘打碎,所有經書和講道用有跪板的長椅堆成小山在教堂裡焚燒掉,石壁石柱部分被燒至爆裂,雖經數次修復但至今仍見燒焦痕跡。文革期間,石室曾成為倉庫和垃圾處理場。  由石室門前至一德路的一小段馬路,原稱聖心路,路長58米,寬18米。在文革時期,廣州市內諸多地名均被當局修改,聖心路於1966年被改為「勞動路」,寓意不靠救世主,全靠勞動人民自己之意,至今沒有複名。現今的廣州市政府將石室聖心大教堂區域規劃為體現本地文化的“城市客廳”,欲促進旅遊業發展和城市品質提升,但由於此區域因毗鄰一德路的鹹魚乾貨、玩具批發市場,人流密集,無牌五類車亂行亂停,整體衛生環境都較為髒亂,並未較好發揮城市名片的作用。

  聖心大教堂建成140多年來,經歷過多次修葺。1928年,當時的主教魏暢茂(Archbishop Antoine-Pierre-Jean Fourquet)把教堂原天面木製的桁角結構改為鋼筋混凝土結構;1938年,他又把石室教堂木桁經樓和上塔鐵梯改為用水泥鋼筋建造,並在教堂外圍東、西、南三面築起1.5米高的鐵枝欄杆;文革結束後的1984年,國務院宗教事務局(現國家宗教事務局)撥款10萬元,維修該堂瓦面,重新裝上避雷針,修復花崗岩大十字架,並對教堂內外全面清洗及修葺;1987年,再撥款5萬元,維修石室全部鋼窗,把所有窗戶換上國產彩色玻璃;1990年,廣州市政府撥款3萬元,維修石室廣場地面和教堂前的五級石階,同年12月24日修復大時鐘芯和南、西、北三向鐘面,將廢置24年的機械大時鐘按原樣改裝為石英大時鐘;1992年,廣州市政府撥款3萬元修葺教堂內的四根大石柱。  最近一次大修,也是歷年來規模最大的維修工程於2004年夏季動工,2006年秋季完成並重新開放教堂。其中維修的重點是徹底解決屋頂漏雨問題,拆除20年代建造的整個屋頂及大梁,原樣重做;其次更換玻璃窗98扇,共600多平方米。教堂原本的玻璃窗是19世紀由法國進口,但在歷經戰爭以及文革期間紅衛兵的破壞,已經幾乎全部不存。由於中國大陸缺乏有製造教堂彩色玻璃經驗的公司,新的玻璃窗從一間菲律賓公司訂做,上面描繪聖經中的故事以及聖人的畫像,下方帶有英語的文字說明,有別於原來法國玻璃窗的拉丁文和法文說明。  此外還對教堂的樓梯、通道、樑架進行整修,西塔新裝國產的機械大鐘、內外牆花崗岩以人手進行翻新清洗、修補石柱、天頂、祭臺、告解亭、唱經樓、照明線路、燈光等全部室內配置。

  石室教堂每天上下午對公眾開放,在非彌撒時間,遊客可隨便參觀;彌撒舉行期間則不准許在堂內隨便走動,不過非天主教徒亦可以參與彌撒活動。而遇到復活節、聖誕節等宗教節日的時候當天也會有彌撒活動,受場地限制原則上優先供天主教徒入內,非天主教徒在人數不多的情況下也可以入內參加。

  上午8:30-11:30,下午2:30-5:30,晚上7:30-8:50
石室聖心大教堂(,英語:Sacred Heart Cathedral)坐落於中國廣州市越秀區一德路,是天主教廣州總教區其中一間大教堂。教堂建於1863年,落成於1888年,歷時25年。由於教堂的全部牆壁和柱子都是用花崗岩石砌造,所以又稱之為石室或石室耶穌聖心堂、石室天主教堂,1996年被列為全國重點文物保護單位。