曾经的世界第一圆顶 建成到底有多难
项目发布
1418年夏天的一天，佛罗伦萨市政府发布了一条竞选通知。他们要为当时世界上最大的教堂—圣母百花教堂选择一个优质的圆顶方案。
按照计划，要在九月底之前的时间范围内，找到有意承包大教堂圆顶工程的建筑师，他要提供完善的模型和结构图。模型一经采纳，可获得200金币，这在当时不是个小数目，顶得上技术娴熟的工匠两年的收入，很快便吸引了当时周围所有的石匠、木匠们的注意。他们只有六周的时间来制作模型，绘制图纸，还要处理诸多难题。
技术难题
设计建造天下最大最漂亮的圆顶，是每个石匠、木匠一生追求的目标。15世纪，圆顶的技术壁垒在静力学、材料学、结构学等方面仍面临诸多挑战，比如：如何建造如此庞大的木制结构网，这等同于现代的钢铁脚手架，只不过规模要大得多；还有如何将重达数吨重的砂岩块搬运至数百米高的位置，完美固定。
如果只是普通教堂的圆顶，这或许不是什么天大的难题，可圣母百花教堂的圆顶直径跨度上百米，规模之大，带来的技术难题可不是一般工匠就能解决的。为了尊重每位角逐者，政府承诺会提供一个公开透明的听证会。
时代背景
15世纪初的佛罗伦萨，仍是个乡村的集合体，隔不了多远就能看到麦田、果园和羊群。尽管乡土气息浓郁，这座城市也拥有匹敌大都市伦敦的人口数量，新建大教堂就是要向外宣示，这个处在上升期的商业市镇所处怎样重要的地位。
三个世纪前，几个财主抵达此地，创立了羊毛工厂，生产全世界最好的羊毛，由伦敦郊区运来，再去亚诺河洗涤，纺成纱线，织成布料，染上朱红，销往全世界。这是全欧洲最优质昂贵的布料。
羊毛工会的支持，带动了佛罗伦萨土木工程的兴起，城内各处开辟砂岩采石场，加上亚诺河退潮后的碎石作为灰泥的主料，让佛罗伦萨在短时间内林立了众多建筑。其中包括气势恢宏的市政厅韦基奥宫，它有一座91米高的钟楼，比圣母百花教堂的钟楼还要高6米。上面还有画家乔托设计的浮雕，用20年时间才修建完成。
教堂的筹备
圣母百花教堂的修建，是为了取代原先古老破败的圣瑞帕拉塔教堂，从一开始就受到万人瞩目。它在人们心中的地位，是世界上最崇高的基督教堂。所以，为了修建规模宏大的教堂，成片的森林受到征收，巨大的石板要从亚诺河处运来。人们越崇敬，希望就会越大，带给建筑师们的压力也就越大，眼看工期时间就要到了。
“不可能”的任务
半个世纪以来，大教堂南侧的走廊里，放置着一个9米长的比例模型，它是圣母百花教堂的原始模型，是人们心中的圣堂，表明了大教堂完工后应有的面貌。可这个有史以来最大的圆顶，在整个意大利，没有一个工匠知道如何将它实现 。
许多专家强调，这是“不可能完成的任务”。就连圆顶的原始设计师聂耳，也无法提出一个可行的方案，世人感慨上天要派一个学识渊博的旷世奇才才能解决这个难题。
其实在圆顶方案之前，圣母百花教堂的模型并不是圆顶。14世纪起，建造大教堂的经费和掌控权，集中在佛罗伦萨最富有的羊毛工会商人手中。他们懂羊毛，却对教堂一无所知，于是指派最有经验的建筑师来负责工程
时任总建筑师的吉奥瓦尼，规划设计一个方案，他不曾想，工程处还有一个聂耳也提供了一个备用方案。圣母百花教堂的确定，完全是一场战争般的激斗!
吉奥瓦尼的风格很传统，是一个典型的哥特式教堂。轻薄的墙壁、高大的窗户，为了支撑圆顶的重量，外缘加了扶壁。借此分散拱顶下传的推力。开满窗户的墙面可以让阳光照进内部，使得礼拜的教徒感受神圣之光。
这个方案被聂耳视作垃圾，于是提出自己的看法。当时意大利已对哥特式建筑不满，飞扶壁是丑陋的权宜之策。这不仅仅是审美批判，也是政治斗争。野蛮的哥特人发明的建筑形式在意大利文艺复兴时期文学家笔下经常被痛斥。
聂耳反对哥特式扶壁，设计了圆顶。他在模型顶部加入了链条，原理就像是用一圈铁丝箍住了外部，建筑便能自行消化各个方向的侧推力，无需扶壁。
众执事对两个方案进行了长时间的讨论，一方面吉奥瓦尼的方案虽说不受欢迎但是保险可行，另一方面聂耳的方案大胆异常，不少人对这个方案的建设提出质疑。在静力学未出现的历史阶段，客户得不到建筑师的保证，很多项目也在施工时或完工期倒塌，比萨斜塔就是施工阶段就产生地陷。最可怕的是，无知的教徒会认为建筑崩塌是超自然因素，借此宣传各种负面的消息。
三个月的讨论后，工程处决定采用聂耳的方案，但是必须要加粗支撑的圆柱，这个大胆的圆顶计划通过了市民投票。圣母百花教堂圆顶，使得人类建筑史完成了一次飞跃。
聂耳的圆顶，一时间成了佛罗伦萨当地人人敬仰的对象。大教堂的建筑师们天天对着圣经发誓，一定要按照模型将圆顶建造出来的决心。
竞选的金匠
在诸多竞选建筑师中，有一个人格外突兀。他是解决了圣母百花教堂数十年圆顶建造之谜的金匠:菲力波·布鲁内列斯基。
菲力波从小就在机械方面展现出过人的天赋，从小在圣母百花教堂旁长大的他，天天看着吊车和起重机工作。他没有想到，教堂的圆顶一直无人能建，更没想到他会是未来实现圆顶的那个人。
金匠在中世纪是工匠中的贵族，就业领域宽泛。可以镶嵌宝石、铸造金属、制作珐琅等物件，佛罗伦萨很多文艺巨匠都出身金匠，包括达·芬奇。菲力波不仅掌握熟练的镶嵌技法，还在钻研运动学，最爱齿轮。据说他很早就发明了闹钟，可惜历史没能留下证据。
1416年，菲力波回到佛罗伦萨定居，看到教堂歇工若有所思。此时他已经步入中年，既矮又秃，满脸横肉，加上凌乱的衣服，就像是个乞丐。可在佛罗伦萨，这样丑陋的皮囊几乎是天才的象征，在一堆邋遢的艺术家中，菲力波只是其中一员罢了。
菲力波拿下圆顶工程，也不是一帆风顺。按照传统，工程负责人必须是石匠或者木匠身份，菲力波作为一个金匠，不免受到其他竞标者的质疑。好在菲力波前不久刚刚设计建成了一个洗礼堂的方案，又靠完美的计划解决了圆顶的建造，说不定圣母百花教堂的建成还要推迟几百年。
伟大的教堂
16世纪40年代，年事已高的米开朗基罗被任命为圣彼得大教堂总设计师，为了展开圣彼得教堂圆顶工作，曾进入圣母百花大教堂的圆顶，学习布鲁内列斯基的建造方法。他曾公开表示，他可以做到这个圆顶但永远无法超越。事实上米开朗基罗连与菲力波持平的能力都没有，圣彼得大教堂圆顶跨度差了31米，外形也不如圣母百花教堂优雅和谐。
在圆顶各项尺度数据上，一直都是世界级的。即便近代工程技术处理已经十分完善，美国国会大厦的圆顶，跨度也只有29米罢了，不及圣母百花教堂的三分之一。
有趣的是，圣母百花教堂的圆顶并非传统圆顶那样简单，他实际是双层圆顶，内外叠加而成。在后来的西欧建筑史，这不算稀罕物，但仍算得上是顶尖的杰作。双层圆顶的发展于中世纪的波斯，原来是伊斯兰教清真寺和陵墓的特征。高大的外壳不仅仅给内壳提供力学支持，还要给内壳遮风挡雨。
另外，这不是一座半球形的圆顶建筑，圣母百花教堂的穹顶轮廓呈现尖顶状，截面来看就像是拱门，业内人士称为五分之一尖顶。如此复杂的建造手法即便在日后的几个世纪，都是工程师们的难题。
参考依据
布鲁内列斯基在筹备阶段，参考了大量资料。尤其是古罗马人设计的圆顶建筑。他发现，很早以前，古罗马人就开始使用“混凝土”了。他们将活火山周围的灰泥收集起来，与水融合，制作凝结塑形良好的“水泥”，再加入碎石细沙，就是非常好用的“火山混凝土”，它甚至在水底都能快速固化。公元前一个世纪，罗马人就用这种灰泥建造顶部，菲力波受此启发，在项目中也使用了这种“混凝土”。
此外，关于静力学的数据，菲力波又参考了圣堂“万神殿”。在圣母百花教堂之前，万神殿是圆顶之最，学习它并不为过。而且，万神殿也“没有”任何外部的支撑结构，教徒们称它是魔鬼屋，因为其建造“违背了自然法则”。
为了解决张力和推力的结构问题，配合“火山混凝土”，圆顶厚度从底往上逐渐变薄，减轻自重。而且从内部空间抬头去看，石匠会把石块雕刻成艺术品，等同于实体变成了空心砖，进一步减轻负荷。这种处理手法在而后的十个世纪都是学习的榜样。
血的代价
无论是东方巨龙长城，还是西方的神殿，每一个经典的建筑作品，背后都是无数工匠用血和生命铸造的。在欧洲，一座大教堂的建造时间平均下来是300年，要有三代总设计师接班。即便是规模最小的教堂，高度都超过100米!这种高度在当代都值得说道，在没有电梯、没有防护措施的时期，因修建教堂从高空坠落的工匠不计其数，更何况佛罗伦萨人有嗜酒的爱好，即使饭都吃不起也得小酌几口，这样干活才有劲头。那么你能想象一群醉汉在数百米高空作业的样子吗？属实让人无奈。
对此还有一个插曲，天才的布鲁内列斯基作为一个金匠出事熟悉机械的建筑师，修建圆顶的时候做了不少发明。比如箍住立面的石链、改进版的混凝土、人鱼形铺装、运用石材到百米的牛吊车等等，任何一件都震惊世人，这也帮助他奠定了建筑界的地位。其中，圣母百花大教堂圆顶，没有使用拱鹰架。一开始，这个做法受到所有人的质疑，拱鹰架类似于现在大跨建筑的顶部支撑结构，只不过是用木制的，在立面墙体搭建数条，一方面给石匠施工提供落脚点，另一方面给圆顶修建提供参考及固定。
不用拱鹰架完成圆顶建筑，算是打破了业内神话般伟大的发明，可顺带也给石匠们戒酒了，因为这对石匠的专注度和精巧力提出更高的要求，否则一不小心就会摔成肉酱。
无论在任何时期，圣母百花大教堂的建造，都是传奇，也证明了佛罗伦萨人的智慧。
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