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伊斯坦布尔圣索菲亚大教堂是完整保存下来的大型拜占庭建筑，也是拜占庭帝国历史上规模最大的建筑。建筑面积7500平方米，是拜占庭建筑艺术的最高代表。
圣索菲亚大教堂建成于532年。在一场叛乱毁坏了城市之后，拜占庭皇帝查斯丁尼希望通过伟大建筑重铸国家形象与信心。
圣索菲亚大教堂与罗马万神庙一样，有个大穹顶，似乎更好看一些。教堂周围4座细高的伊斯兰宣礼塔是奥斯曼帝国时期加建的，拜占庭时期没有这几个尖塔。
教堂内部大厅长70m，宽30多m，高达60m，与其他空间相通，地面、墙面和柱子表面贴着彩色大理石，屋顶帆形拱券和巨大的穹顶有金碧辉煌的镶嵌画，空间宽敞高大，装饰华丽，有震撼力。
大教堂穹顶直径32.6m，比万神庙穹顶小了10m。但大厅空间却显得比万神庙大很多，这是设计最精彩的地方。
圣索菲亚大教堂的穹顶是放在正方形空间四角柱子上的，由于支撑穹顶的不是实体墙，空间就通透了。把穹顶放在方形空间之上是拜占庭建筑的创举，非常巧妙，也是技术上的难点。设计者在穹顶和方形空间四角的柱子之间加了一个过渡的拱，这个过渡的拱像从柱子上展开的4个船帆，组合成下端是方形上端是圆形的构造。过渡的船帆形拱被叫作帆拱。
圣索菲亚大教堂穹顶底部的水平推力由帆拱支撑，帆拱底部的水平推力靠柱子支撑，柱子在南北方向截面尺寸加大，靠柱子自身重量和刚度平衡水平推力，在东西方向上增加了半圆形屋子，以其半圆顶和墙体支撑柱子，相当于扶壁的作用，既平衡了水平推力，又外延了大厅空间。
圣索菲亚大教堂穹顶采光也不像万神庙那样笨拙地留了一个不遮挡雨雪的天洞，而是在穹顶底部设置了40个窗户，透进的光线给人以奇妙的感觉。
圣索菲亚大教堂在结构上是有风险的，用柱子支撑穹顶是前所未有的创举，建筑高度也比万神庙高了十几米。大教堂竣工20年后，穹顶在地震中坍塌了。我们现在看到的穹顶是558年重建的。
土耳其人占领君士坦丁堡后把圣索菲亚大教堂改成了清真寺，由此对它精心呵护，使得我们今天还能够看到它完整的面貌。
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