天才设计：佛罗伦萨大教堂穹顶

佛罗伦萨鸟瞰图（F.Rosselli绘于1471年）

        早在1294年，佛罗伦萨人就决定要建造一座新的大教堂。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。”

迪·坎比奥画像（约绘于18世纪）

        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。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。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）、横厅总宽90米的古代世界屈指可数的大教堂之一。

        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。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（EmilioDe Fabris，1808—1883）最终将其设计完成。

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。16世纪铺设的地面铺装非常精美

佛罗伦萨大教堂西侧外观，右侧为乔托设计的钟楼

黑色为旧教堂平面，中灰色为迪·坎比奥的设计方案，浅灰色为扩展后的最终平面

        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）。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），后者的起拱高度还不到佛罗伦萨大教堂起拱高度的一半。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。

        迪·坎比奥曾经为大教堂穹顶制作过一个模型，不过后来被毁掉了，他的建造思路没有能够流传下来。1366年，时任工程主管乔瓦尼·迪·拉波·吉尼（Giovanni di 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。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。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。

由于施工误差，大教堂的平面实际上是一个不规则的八边形

以底部直径的五分之一位置为圆心所做的双圆心“五分尖拱”

八边形平面上的动态圆心五分尖拱（示意图由B.Jones等绘制）

        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。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。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。

1360年一幅描绘想象中大教堂建成后景象的壁画（绘画：A.diBonaiuto）

砖石砌筑的拱形结构在完成之前需要模架提供临时支撑

        1402年，佛罗伦萨遭遇空前危机。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（Gian Galeazzo 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。他们倍受鼓舞，决心以此为动力一鼓作气建成大教堂。这一次，上帝真的赐给他们一位天才——布鲁内莱斯基。

布鲁内莱斯基画像（约作于15世纪末）

        布鲁内莱斯基当年25岁，是一位小有名气的金匠。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。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。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。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。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。1436年，穹顶的主体部分终于成功完成。

布鲁内莱斯基发明的牛力吊车，绘图者误将牛画成马（Taccola绘于1430年左右）

         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。

        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。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。

布鲁内莱斯基发明的“城堡”吊车（达·芬奇绘图）

包含在佛罗伦萨大教堂八边形内层穹顶厚度中的圆形示意图

布鲁内莱斯基的穹顶设计（Cigoli绘于1610年）

佛罗伦萨大教堂穹顶仰望。在其建成100年后，瓦萨里奉命在其内表面绘制壁画《最后的审判》

        1436年，教皇尤金四世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。

        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。布鲁内莱斯基最终长眠在他亲手建造的穹顶之下。

佛罗伦萨大教堂远眺

        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，它从开始建造的那一天起，就注定会成为新时代的宣言书。

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