13 Architects Children Should Know-聖母百花大教堂的穹頂工藝--By Rebecca－拾繪英文繪本讀書會

【佛羅倫斯的不朽聖光—聖母百花大教堂】

聖母百花聖殿又稱花之聖母主教座堂（義大利語：Cattedrale di Santa Maria del Fiore）或佛羅倫斯主教座堂，是位於義大利佛羅倫斯的一座主教座堂，屬哥德式風格的主教座堂。始建於1296年，由建築師阿爾諾夫·迪·卡姆比奧設計，並採用了精通羅馬古建築的工匠菲利波·布魯內萊斯基著名的圓頂（穹頂）建造，1436年最終完工。

主教座堂有著十九世紀哥德復興風格的立面，出自建築師埃米利奧·德法布里斯之手。其外部使用色調深淺不同的白、綠和粉紅多色的大理石塊所鋪砌而成，色彩斑斕而和諧。整個主教座堂建築群位於主教座堂廣場，由主教座堂、聖若望洗禮堂和喬托鐘樓構成，並被列入聯合國教科文組織的世界遺產佛羅倫斯歷史中心（1982年）的一部分，因此吸引了世界各地遊客紛至沓來，是托斯卡尼地區的旅遊勝地。

聖母百花聖殿是義大利最大的聖堂之一，而其圓頂是有史以來最大的磚造穹頂。主教座堂是天主教佛羅倫斯總教區的主教座堂。

1982年，聖母百花主教座堂作為佛羅倫斯歷史中心一部分被列入世界遺產。

洗禮堂的銅門是吉貝爾蒂的作品「天國之門」

聖若望洗禮堂位於主教座堂西邊數米，7世紀即已建成，11世紀改建成現在的模樣。為白色八角形羅曼式建築。佛羅倫斯的孩童均在此受洗，包括但丁、馬基雅弗利等名人。洗禮堂三扇銅門上刻有《舊約》故事的青銅浮雕，其中二扇為吉貝爾蒂所作，被米開朗基羅讚為「天國之門」。

鐘塔高85米，最初於1334年由大畫家喬托設計並監工，因此俗稱「喬托鐘塔」。屬哥德式建築，由六層方型結構向上堆疊成柱形，外牆鋪白色大理石，純淨優雅。

主教座堂於1296年奠基，1347年秋天爆發黑死病迫使工程中斷。1367年由全民投票決定在聖堂中殿十字交叉點上建造直徑43.7米，高52米的八角形圓頂。1418年佛羅倫斯市政府公開徵集能夠設計並建造大圓頂的方案。精通羅馬古建築的工匠菲利波·布魯內列斯基勝出，為總建築師。在建造拱頂時，沒有採用當時流行的「拱鷹架」圓拱木架，而是採用了新穎的「魚刺式」的建造方式，從下往上逐次砌成。主教座堂於1436年3月25日，舉行獻堂典禮。百年之後，米開朗基羅在羅馬聖伯多祿大殿也建了一座類似的大圓頂，卻自嘆不如：「我可以建一個比它大的圓頂，卻不可能比它的美。」

大穹頂內部為16世紀佛羅倫斯畫家喬爾喬·瓦薩里所繪巨幅天頂畫《末日審判》。

平面和結構

花之聖母主教座堂為「宗座聖殿」的建築——寬闊的中殿，中間是正方形的開間跨，兩側連續的走廊環繞著整個空間。基本的方形在這些規則連續的走廊裡被一再重覆，十字的交叉部位，十字的側翼以及聖壇，每個方形都由四個小方形組成，而中殿則包含了四個這樣的大方形。它的形狀是個在交叉處上方為一個穹頂的拉丁十字；而擱在墩柱的尖肋拱頂把中殿和側廊分開。主教座堂的尺度非常巨大：長153米，闊38米；中殿的十字交叉通道為90米闊，側拱的高度有23米高，其圓頂更達114.5米高。

穹頂

前期設計

阿諾爾福．迪．坎比奧在1296年就已設計了主教座堂圓頂的基本特徵。主教座堂的建造工程從15世紀起歷一百多年而完成，可是其圓頂的結構未有記載。

圓頂經過一輪競賽，最後由建築師Neri di Fioravante以摒棄使用傳統的哥德式飛扶壁的設計模型當選。圓頂沒有外部的飛扶壁，其全部重量是由放在圓頂基部八角形上的肋骨所支撐，簡化了整個結構，因此它比任何圓頂建築物建得更高和更寬。

在1367年，這個新的建築結構法首次出現於義大利文藝復興時期，標誌著中世紀哥德式風格的突破與典型的羅馬式圓頂的重現。除了義大利中北部的建築傳統仍然採用哥德式飛扶壁之外，義大利建築師都普遍認為這式樣並不是主流的建築手法，而且當時飛扶壁已被禁止在佛羅倫斯使用。就Neri的設計模型所描述：圓頂內部空間非常龐大，頂部的圓窗將光線入引入主教座堂內，就像羅馬的萬神殿；另外圓頂被一層外殼所掩蓋著，以作抵擋天氣變化之用。而它建在一個沒扶壁的八角形的圓屋頂座上。

工程難題

古羅馬和拜占庭的穹頂是利用天然混凝土整體澆鑄的，會在穹頂的起腳處產生均勻的側向推力，又稱「環向應力」。為了平衡環向應力，或者如同萬神殿一般利用厚重的牆垣，或者如同聖索菲亞主教座堂一般利用帆拱和側面半穹頂。這兩種作法共同的缺點是需要環繞穹頂設置大量的結構部件，因而只能遠眺穹頂，在近處會被結構部件遮擋視線。為了彰顯穹頂的外型，拜占庭和阿拉伯的建築師已經開始把它高舉。據此，Neri也設計了一個高高舉起的穹頂，使觀者在近處依然可以欣賞其輪廓。與萬神殿相比，主教座堂穹頂的最大直徑（42.2m）少了不足1m，但是卻遠遠比前者高得多，這進一步增大了平衡側推力的難度。同時作為八邊形基座的牆垣修建得比較薄，以致於即使恢復古羅馬的工藝或者引進，也無法完成穹頂。方案設計師Neri和他的繼任者都沒有解決這一難題。在此後將近半個世紀的時間內，多次嘗試均以倒塌收場，甚至有人斷言這個穹頂永遠也無法建造起來。

前所未有的全新工藝

為了應對挑戰，伯魯乃列斯基沒有試圖重現萬神殿，而是發明了一種前所未有的工藝：他將哥德式建築的尖拱（英語：Pointed_arch#Architecture）和肋架券（德語：Gewölberippe）技術應用到穹頂之上，把殻體結構改為框架結構。這種作法有如下的優點：

肋架券將穹頂分為八瓣，每一瓣中間的「蹼」不再承重，將應力集中到兩側肋上。由此將環向應力轉化為局部應力，祇需要加強肋架起腳處。
蹼不承重，其厚度可以大大降低，由此減輕自重，減少應力。
尖拱代替圓拱，減少側推力。

穹頂的輪廓是全新的：它將古羅馬的半球體大大地拔高。它距離地面有52米（171英尺），全長44米（144英尺），可是當時托斯卡尼沒有足夠的木材去搭建這樣大的支撐架。布魯內萊斯基還是仿萬神殿穹頂的造型，並能夠在不需要木製的支撐架的情況下建造圓頂。首先，他採用以砂岩和大理石製成的雙殼設計，包圍著圓頂的內外層；另外由於磚的重量比石頭輕和更容易成形，於是他把傳統的石材換成了磚材，因此使整個圓頂的重量減輕。準備設計穹頂的時候，其下部牆垣已經在整個建築過程，布魯內萊斯並沒有公開圓頂的設計圖。為了向工匠說明他的結構設計，在雕塑家多納泰羅（Donato di Niccolò di Betto Bardi）和納尼．迪．邦克的幫助下，他用木材和磚材造了一個圓頂模型作為指導。不過這個模型是故意不完整的，目的是確保布魯內萊斯基對整個工程的掌控權。直至今天，這個模型仍展出在主教座堂的博物館（義大利語：Museo dell'Opera del Duomo）中。

同時，布魯內萊斯基亦巧妙地解決了圓頂向外分散的問題。他將一組四條石鏈和鐵鏈圍成桶圈狀，然後成水平線把它們嵌進圓頂內部：頂部和底部各有一條，而其餘兩條分別平均地放置於它們之間。在第一和第二條石鏈之間則放置第五條木造的鏈條。基於圓頂呈八角形而不是圓形，因此一條簡單的鏈條便可將全部的壓力施加在八個角上，就像用桶箍擠壓著圓頂。這些鏈條需要具有足夠的堅固性，以保持其八角形形狀，以免圓頂變形。由於每層磚石都是一個水平拱，受「定心」效應的影響下，壓力互相抗衡，所以圓頂能在沒有支架支撐下建成，正如伊斯坦堡的聖索非亞主教座堂。另一方面，那些假想的「圓形」能被包嵌於八角形的內圓頂中，這正是支撐起整個圓頂的結構。

布魯內萊斯基採用了「魚刺形」的模式建造圓頂，磚石從下往上逐層砌成，這樣磚石的重量便能轉移到距離圓頂最近的垂直肋骨。可是，外圓頂的基部和頂部分別只有60厘米（2英尺）和30厘米（1英尺）厚，這厚度並不足以包嵌這些鏈圈。要形成這樣的「圓」鏈圏，我們可從兩個圓頂之間的空間觀察得到，布魯內萊斯基在外圓頂的九個不同立面把其八個角的內側加厚，從而構成九個磚石環形結構。為了抵消環向應力，外圓頂並沒有嵌入鏈條，而全靠與內圓頂的底連接起來。

【Rebecca提供聖母大教堂私人旅遊照】

【聖母百花大教堂穹頂設計示意影片連結】

資料來源: 國家地理頻道網路影片

連結網址參考:

https://thekidshouldseethis.com/post/worlds-biggest-dome-florence-cathedral

【建築師菲利波·布魯內萊斯基（義大利語：Filippo Brunelleschi）】

菲利波·布魯內萊斯基（義大利語：Filippo Brunelleschi，「Brunelleschi」又譯布魯內列斯基、伯魯乃列斯基，1377年－1446年4月15日），義大利文藝復興早期頗負盛名的建築師與工程師，他的主要建築作品都位於義大利佛羅倫斯。根據他的熟人兼傳記作者安東尼奧·馬內蒂（英語：Antonio Manetti）的說法：布魯內萊斯基「得以享有埋葬在聖母百花大教堂的殊榮，在世時已經雕好一個大理石胸像，以這樣一個輝煌的墓志銘作為永恆的紀念。」^[

早期生平

對於布魯內萊斯基的早期生平所知甚少，僅有的資料來源是安東尼奧·馬內蒂（英語：Antonio Manetti）與喬爾喬·瓦薩里的描述^[2]。據這些資料顯示，菲利波的父親是 Brunellesco di Lippo，一名律師；其母親是 Giuliana Spini 。菲利波在三個孩子中排行居中。菲利波幼時受過文學和數學教育，家人期望他步乃父後塵成為一名公務員。然而他更喜歡藝術，從而加入了絲綢製造商行會，會員也包括金匠、金屬工匠以及青銅匠。他於1398年成為一名金匠。因而他的第一份重要委任──建設育嬰堂──來自於他所屬的行會就順理成章了。^[3]

1401年，布魯內萊斯基參加了為佛羅倫斯聖喬凡尼洗禮堂設計新的青銅大門的競賽，參賽者還包括一位年輕的金匠洛倫佐·吉貝爾蒂。布魯內萊斯基創作了一塊鍍金的青銅板，描繪了以撒獻祭的場景，讓人聯想到一座名為「拔刺者」的經典雕像，而吉貝爾蒂則創作了裸體的以撒形象。1403年，吉貝爾蒂憑藉其高超的技術贏得了競賽，主要原因在於他的青銅板是一整塊鑄造出來的，體現了他掌握了更為複雜的鑄造技術。而布魯內萊斯基的作品卻是由固定在底板上的多個部件組成。吉貝爾蒂此後創作出來的青銅門天堂之門在100年後得到米開朗琪羅的盛讚：「真乃『巧奪天工』也」。

建築師生涯

布魯內萊斯基設計的聖母百花大教堂穹頂

穹頂剖面圖

聖靈大教堂中殿，1441-1481

關於布魯內萊斯基是如何從金匠轉行成建築師的資料很匱乏。同樣重要的是，他如何能夠擺脫哥德式又稱中世紀式風格的影響，轉向我們統稱為文藝復興式的建築風格並成為其先驅的過程，我們也知之不多。在1400年，興起了研究「人文主義」的興趣，與當時的中世紀形式主義形成對立。但最初這種對於羅馬遺存的興趣僅局限於一小部分學者、作家和哲學家，並沒有影響到視覺藝術。而正是在這個時期（1402至1404年），布魯內萊斯基和朋友多那太羅赴羅馬研究古羅馬遺蹟。正如布魯內萊斯基，多那太羅也是金匠學徒出身，他其後在吉貝爾蒂的作坊工作過。儘管在此前的數十年間，作家與哲學家們探討過古羅馬的榮耀，但似乎在布魯內萊斯基和多那太羅之前，還沒有人詳盡實地研究過這些遺蹟。他們也從古羅馬的作家那裡獲得靈感，尤其是維特魯威的《建築十書》為當時仍然矗立的建築提供了知識框架。

身負重任

布魯內萊斯基領受的第一項建築任務是佛羅倫斯的育嬰堂 (1419-ca.1445)。它長長的券廊在佛羅倫斯擁擠、彎曲的街道上非常少見，其8米高的拱券更是讓人一見難忘。建築物高貴而素淨，沒有使用大理石鑲嵌作為裝飾。^[5] 它的柱式和柱頭使其成為佛羅倫斯第一座讓人清楚聯想起古典時期風格的建築。

其後各項任務接踵而來，其中最重要的是設計聖母百花大教堂的穹頂(1419-1436)以及聖洛倫佐教堂的聖器室（英語：Sagrestia Vecchia）(1421-1440)。聖母百花大教堂的複雜歷史無須贅述，需要提的是在1418年只剩下穹頂還沒有開工。當時的難題在於上個世紀教堂設計出來後，沒人知道應該怎樣建造這個穹頂。這個穹頂比羅馬萬神殿的穹頂還要大，而且自萬神殿以來再沒有建過更大的穹頂了。由於城市貴胄們禁止使用飛扶壁，而且沒辦法搭建夠高、夠堅固的腳手架（也沒有足夠的材料），所以不知道這麼大的穹頂怎麼能造出來，甚或僅讓它不塌下來已經很難辦了。必須考慮的還有，當時靜力學還沒有發展起來，而且所使用的灰泥需要幾天的時間才會凝固，因此要靠腳手架提供很長時間的支撐。1419年，羊毛商人行會舉辦了一場競賽來徵集建築方案，主要的競爭者又是吉貝爾蒂和布魯內萊斯基。這一次，布魯內萊斯基獲勝並獲得委任。

穹頂、採光亭(建於1436-ca.1450)及耳堂(建於1439-1445)占據了布魯內萊斯基生命中的大部分時間，布魯內萊斯基的成功毋庸置疑歸因於他的技術和數學才能。穹頂的建造使用了400多萬塊磚。為了將建築材料運送到高處，他發明了一種起重機，這明顯是受到維特魯威在《建築十書》中的描述所啟發。書中描寫了公元一世紀興建萬神殿和戴克利先浴場這類大型建築時用到的機械，而這些建築在布魯內萊斯基的年代，他仍能親眼所見。為防止他人剽竊自己的成果，布魯內萊斯基為起重機申請了專利。布魯內萊斯基還憑藉其發明的一種運輸船獲頒第一個現代意義的專利權。