关于佛罗伦萨大教堂穹顶的了解

    关于佛罗伦萨大教堂穹顶的了解

作为当时意大利乃至全欧洲最大和工商业最发达的城市之一，从13世纪到15世纪，相继有一大批杰出人物在佛罗伦萨诞生或生活，他们包括伟大的诗人但丁·阿利吉耶里(Dante Alighieri1265-1321)和弗朗切斯科·彼特拉克(Francesco Petrarca，1304-1374)、作家乔万尼·薄伽丘(ovanni Boccaccio，1313-1375)、政治家尼可罗·马基雅维利(Niccolo Machiavelli，1469-1527)、艺术家乔托及达·芬奇和米开朗基罗等，他们都是意大利文艺复兴运动强有力的推动者。

并且，在他们当中，还有一位伟大的建筑家——菲利波·布鲁内莱斯基(Filippo Brunelleschi,1377-1446)。

1418年，在佛罗伦萨当局面向全欧洲征集圣母百花大教堂(Cathedral of Saint Mary of the Flower)穹顶建造方案的竞赛中，他所提出的方案一举中标，掀开了意大利文艺复兴运动的序幕。

其实，早在1294年，佛罗伦萨人就决定要建造一座新的大教堂。

当时，在市政当局发布的诏令中这样写道:“必要极壮丽、极辉煌，俾使人类之勤勉能力永远无法创造或进行更为宏伟或美丽的建筑。……凡无意配合此一全体人民高贵灵魂所共同愿望者，不得参与此项工作。”

在当时，正在主持圣十字教堂和韦其奥宫建设工作的阿诺尔福·迪·坎比奥(Arnolfo di Cambio，1245-1310)为大教堂设计了最初的方案，其横厅两端与主圣坛一样都做成半圆形,呈现三叶式构造。

紧接着，在随后的建造过程中，为了能够在规模上超过周边地区正在建设中的其他教堂(包括比萨大教堂和锡耶纳大教堂)，这座大教堂的平面被沿着纵深方向得以大大扩展。

而后到1380年中厅建成的时候，它已经成为一座内部总长153米、中厅宽38米(包括侧廊)【佛罗伦萨大教堂中厅，向圣坛方向看。这座中厅是典型的意大利式哥特做法，拱顶高23米。并且，铺设的地面铺装非常精美。】、横厅总宽90米的古代世界屈指可数的大教堂之一。

于1334年，乔托被委为工程主管。

他是第一位获得如此重要地位的画家，在此之前一般只有建筑家或雕塑家才能成为重大工程项目的负责人。

并且，乔托为大教堂设计了89米高的钟楼，不过在他生前只来得及建造完成下面两层。

同时，他也为大教堂设计了正立面方案，但直到1887年才由埃米利奥·德·法布里斯(Emilio De Fabris，1808-1883)最终将其设计完成。

当时，按照预定计划，大教堂十字交叉部的穹顶平面为八边形，边对边跨度将超过42米(对角距离为45.5米)。

并且，这是一个自从古罗马万神庙(直径43.4米)以来人类建筑从未达到过的巨大跨度。

不仅如此，由于预定建造的拱顶起拱点下方墙体本身高度就达到50米，比最高的哥特建筑博韦大教堂的中厅拱顶(48.5米)还要高，更是大大超过了万神庙(穹顶高43.4米)，并且，后者的起拱高度还不到佛罗伦萨大教堂起拱高度的一半。

由此可想而知，技术难度(特别是如何抵消穹顶结构必然产生的巨大侧推力)之大前所未有。

另外，迪·坎比奥还曾经为大教堂穹顶制作过一个模型，不过后来被毁掉了，因此，他的建造思路没有能够流传下来。

于1366年，时任工程主管乔瓦尼·迪·拉波·吉尼(Govannidi Lapo Ghini)提出一个利用飞扶壁来平衡穹顶侧推力的新方案。

这是一种在当时的技术条件下有可能实现的结构构思，但是却被佛罗伦萨人坚决拒绝了，因为这种造型的哥特特征太过明显。

与此同时，此前负责重建“老桥”的工程师内里·迪·菲奥拉万特(Neri di Fioravante)则提出一个完全不同的结构构思。

在当时，他认为，这座穹顶因为已经造好的鼓座既高又薄难以承受较大的侧推力，所以穹顶将不得不设计成所谓“五分尖拱”(Quinto Acuto)以减小侧推力。

但是为了避免在外观上出现飞扶壁这样过于明显的哥特符号，他建议在穹顶结构内部埋设环形铁链来控制侧推力，为此可能需要将穹顶做成双层构造以减轻自重，同时也可以让穹顶有一个简洁的外观,与外表烦琐飞扶壁尖塔林立的“野蛮的”哥特建筑形成鲜明对比。

最终，尽管内里并没有能够拿出切实可行的建造方案，但是仅仅是这个大胆的创意就足以打动佛罗伦萨人。

他们迅速通过决议，决定今后无论如何都要按照这种构想来建造穹顶，绝对不许在主穹顶上使用飞扶壁【对哥特式飞扶壁的禁令仅限于穹顶主体部分，而在主穹顶上的采光塔以及三叶式圣坛的小穹顶上还是使用了飞扶壁。】。

但是要把这样一座前所未有的巨型大跨度建筑实际建造起来，仅仅是描绘一种动人的前景是远远不够的。

因为，我们暂且不说抵消侧推力的环形铁链条究竟要如何建造的难题，光是要搭一个直径40米、最高处将达到90米的巨型脚手架就难倒了所有人:去哪里找这么多高质量的大木料?

而且就算找到了合适的木料，又如何解决巨型木拱模架(砌筑穹顶或拱顶时的临时支撑)在长时间施工过程中必然会出现的蠕变问题?

佛罗伦萨及其周边地区的能工巧匠们都被动员起来，提出了一个又一个设想，但这两个问题始终没有得到合理解决。

最后，无奈之下，有人甚至建议在教堂内部填满沙土以充作穹顶施工的临时支撑。【但是，这种做法并非胡思乱想，在中世纪确实有些拱顶建筑是用这种方式建造起来的。】

然而，在1402年，佛罗伦萨遭遇到了空前危机。

北方邻居米兰的统治者，正在修建米兰大教堂的吉安·加莱亚佐·维斯孔蒂(GianGaleazzo Visconti，1351-1402)雄心勃勃要一统意大利。

他统率大军兵临城下，佛罗伦萨危在旦夕，就在千钧一发之时，维斯孔蒂突然暴毙。

佛罗伦萨人将这次得救看作是上帝的意志，是大卫战胜哥利亚，是雅典战胜波斯。

因而，他们倍受鼓舞，决心以此为动力一鼓作气建成大教堂。

不过，这一次，上帝真的赐给他们一位天才——布鲁内莱斯基。

布鲁内莱斯基当年25岁，是一位小有名气的金匠。

并且，正是从这一年开始，他对大教堂穹顶的建造方法产生浓厚兴趣，并着手进行研究。

当时，由于佛罗伦萨太小，几乎没有什么值得一提的古代遗物留存，于是他前往罗马，仔仔细细地考察和研究古罗马时代的建筑尤其是穹顶构造技术。

最初，他的研究对象首先是万神庙，除此之外，也包括其他各种类型的哪怕是已经破败不堪的古代建筑。

对此，一位生活在那个时代的建筑家安东尼奥·马内蒂(Antonio Manetti，1423-1497)在为布鲁内莱斯基所做的传记中描述说，布鲁内莱斯基绘制了“罗马以及周边地区几乎所有建筑物的图纸，记录下尽可能精确的宽度和高度尺寸。在许多地方，他甚至叫人挖掘以便看到建筑物各部分的连接以及它们的特点。”【正是在这段时期的古建筑测绘记录过程中，布鲁内莱斯基发明了科学的透视绘图技法。】

当时，他在罗马住了13年。

通过仔细考察，他“发现古人的建筑方式与当时的迥然不同，惊异不已。他全神贯注地关注着这种形式与秩序建筑物的结构、平衡、局部、形式与功能的统一、解决两者矛盾的方法以及装饰，从中看到古建筑的精美绝伦与神奇之处。”

并且，经过长时期的考察、探索和模型试验，布鲁内莱斯基确信自己终于找到解决问题的秘方。

在1418年，佛罗伦萨市政当局再次告示天下征集大教堂穹顶建造方案。

此时，布鲁内莱斯基用砖头制作了一个直径1.8米、高3.6米的模型来说明自己的想法:他准备在不制作整体模架和脚手架的前提下去实现内里·迪·菲奥拉万蒂在半个世纪前提出的穹顶建造构想。

所有的人都认为，这实在是一个惊世骇俗的计划!

在当时的人看来，即使是最小的拱顶也是需要在木模架的辅助下才能够铺设起来的。

但是布鲁内莱斯基的模型或者更准确地说是他的勇气打动了市政当局。【而瓦萨里在书中记载了这样一件趣事，当这位还从来没有建造过一座建筑的金匠赢得市政当局的认可之后，其他工匠们心中不服，提出要看他的模型。布鲁内莱斯基却提议大家来个比赛，看看谁能将鸡蛋竖立在一块石板上,就让谁来建穹顶,其他人都办不到,最后只剩下布鲁内莱斯基。只见他从容不迫地将鸡蛋的一头在石板上轻轻一敲就将鸡蛋立住了。匠人们看了后愤愤不平:如果这样的话，他们也能办得到。布鲁内莱斯基笑着说:“如果你们看了我的模型，你们也能将穹顶建起来。”这个故事真假不论，鸡蛋壳的力学特性或许真的对布鲁内莱斯基有过启发。】

在排除了各方质疑之后，1420年8月，布鲁内莱斯基终于获得市政当局授权，开始建造这座大穹顶。【市政当局在竞赛发起时曾经宣布，要奖励给获胜者200个弗罗林金币(Florin，每个约含3.5克纯金)。但是出于对布鲁内莱斯基方案的不完全信任，市政当局拒绝给付这笔奖金。】

他亲身参加了整个施工过程，指导工人克服了一个又一个困难。

在1436年，穹顶的主体部分终于成功完成。

关于这座穹顶是如何建造起来的，600年来已经有许多人写了许多论文、著作甚至制作模型试图加以说明或验证。【有关这座穹顶的详细建造经过，加拿大作家罗斯·金的《布鲁内莱斯基的顶》(社会科学文献出版社)有精彩的描述。】

但是，在今天，在我看来，这真的是一项极为艰巨困难的工程，尤其是在当年那样一种十分有限的施工技术和条件下，只有真正的天才才能够完成这件“不可能完成的”工作。

布鲁内莱斯基所要面对的第一个艰巨挑战就是如何能够将成百上千块单一重量超过700公斤的石块运送到50米以上的高空中去。

他为此发明了一套被称为“牛力吊车”的机械设备，完全用木头建造，仅用一头牛带动就可以在短短13分钟内将这700公斤重的石头吊送到高空中(这还没有算上用来吊运石头的特制绳索，其本身重量就达到数百公斤)，而后再通过巧妙的离合控制装置切换滑轮组的转动方向，在不改变牛行走方向的前提下，再将空的吊篮安全运回地面。

这套设备每天平均工作55次，一直安全运作直到整个工程结束，从未出现较大故障，一共将多达30000多吨的建筑材料运送到最高超过90米的高空。

但是这个牛力吊车只能垂直地吊运货物，还需要有另外一套设备配合才能够将建筑材料进行横向传递。

布鲁内莱斯基为此又发明了一套被称为“城堡”(Castello)的吊车，安装在穹顶已建成的部位上，并且能够伴随着穹顶的增高而渐次向上移动。

可想而知，在那样一个遥远的年代，这实在是一个难以想象的了不起的发明。

但是，布鲁内莱斯基需要接受的第二个艰巨挑战是如何在没有整体模架的情况下砌筑穹顶。

如果有模架来辅助的话，八边形平面的穹顶砌筑原本不是特别难的问题，只是因为谁也无法解决如此大跨度模架的蠕变问题，所以布鲁内莱斯基不要模架的想法才能够被能接受。

但是问题在于，除非是具有自我闭合特征的圆形平面，任何其他形状的拱顶或者穹顶都是无法在施工过程中实现自我支撑的。

无怪乎当时还没有成名的阿尔伯蒂在参观了刚建成的穹顶之后认为，在这座八边形穹顶的墙壁内部一定是“包含着一个真正的圆形穹顶。”

并且，英国结构工程师罗兰德·梅因斯通(Rowland Mainstone)在20世纪70年代曾经提出一个观点，认为布鲁内莱斯基实际上是把这个看起来是八边形平面的穹顶(内层穹顶底部厚约2.2米)按照圆形穹顶的方式来进行建造，圆形之外的那些部分则是依靠特别设计的“鱼骨式”(Spinapesce)砌筑方式来加以固定;而在相对较薄不可能包含圆形的外层穹顶(底部厚约1.5米)，则通过多达9圈的水平圆环拱予以支撑。

但是也有许多结构专家不认同这个观点。

佛罗伦萨建筑家保罗·罗西(Paolo Rossi) 认为这道圆环太薄，难以起到承载作用。

他认为真正起作用的应该主要还是那些“鱼骨”。

而佛罗伦萨大学的马西莫·里奇教授(Massimo Ricci)也这样认为，他甚至在1989——2007年组织学生使用“鱼骨”砌筑法在不使用模架的相同条件下，在佛罗伦萨郊区砌筑了一个1:5的模型进行验证。

不过，里奇教授的这个模型没有最终完成，他决定保持这样一种未完成状态以便后人进一步研究(实际上，模型试验能够成立的做法不一定在放大五倍之后还能够成立)。

此外，在这座穹顶的建造过程中还有其他许许多多难以想象的困难和挑战，在此就不一一勉为叙述。

正如与他同时代的工程师塔科拉(Taccola,1382-1453)所说:“奥妙存在于建筑师的思维和智慧中，而不是文字和图画中。”

也许将来有一天，结构专家们能够真正破解这座穹顶的秘密，毕竟布鲁内莱斯基是一位真正的天才，而且是一位戒备心极强的天才，他对这座穹顶的建造方法守口如瓶，片纸只字也不肯留给后人。

于1436年，教皇尤金四世(Pope EugeneIV，1431-1447年在位)为佛罗伦萨大教堂举行祝圣礼，宣告穹顶主体部分顺利完成。

它从天窗底部到地面的高度达到惊人的93.8米(308英尺)，比古罗马万神庙和中世纪博韦大教堂叠加在一起还要更高。【在其建成10年后，瓦萨里奉命在其内表面绘制壁画《最后的审判》。】

紧接着，布鲁内莱斯基又赢得穹顶采光亭的建造权，并为其设计了新的专用起重设备。

1461年，采光亭顶上的铜球安装完成，最后的高度为123.1米(404英尺)。

但是布鲁内莱斯基没有能够看到这最后一幕，他于1446年去世，佛罗伦萨市政当局曾经在1400年下令禁止在大教堂内修建墓室，但是现在他们决定为这位伟大的天才破例。

因而，布鲁内莱斯基最终长眠在他亲手建造的穹顶之下。

并且，瓦萨里在布鲁内莱斯基的传记中写道:“敢说古人的建筑从未有过这样的高度，他们绝不敢冒与天挑战之险。此建筑显然在向天挑战，它高入云霄，佛罗伦萨四周的山峦黯然失色。真的，苍天似乎也酸溜溜的，因为阳光日日照耀着圆顶。”

尽管这座穹顶的哥特式尖拱仍然清晰可辨，但它与当时统治西欧大陆的“火焰风格”哥特建筑纷繁而神秘的总体氛围是完全不同的。

同时，它作为罗马帝国灭亡以后意大利人第一次建造起的巨型穹隆结构，极大地唤起了意大利人沉睡已久的对自身悠久历史和古老文化的自豪感。

因此，从佛罗伦萨大教堂开始建造的那一天起，就注定会成为新时代的宣言书。

PS:部分资料来自西方建筑史——

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