佛羅倫斯聖母百花大教堂｜世上最大磚石穹頂 Brunelleschi’s Dome

佛羅倫斯地標聖母百花大教堂，其大圓穹頂舉世聞名，到底這個建築有多厲害？

布魯內萊斯基穹頂
Cupola di Brunelleschi / Brunelleschi’s Dome
1420-1436年

聖母百花大教堂始建於 13世紀末，歷時 140年才完成，興建期間遇到一個非常棘手的問題，就是為教堂面積龐大的八角形建築物蓋上屋頂。曾經有不同的建築師提供方案也不成功。

最後遇上非建築師出身的金匠 Brunelleschi ，以一直沒有公開的絕密秘技，花了 16年時間建成，穹頂高度超過 116 米，直徑達43米，在六百年後的今天，仍然是世界上最大的磚石穹頂。

金匠布魯內萊斯基
Filippo Brunelleschi

Brunelleschi 本來並不是一名建築師，但他是一名出色的金匠，在建造穹頂前，他曾經參加公開比賽，競逐大教堂旁邊的洗禮堂東門設計項目，最後敗給 Lorenzo Ghibetti，由後者完成此項目，就是現在最為人熟悉的「天堂之門」。

而 Brunelleschi 之後到了羅馬向古代建築取經，在研究期間，他從古典建築中領悟到一些建築原理，這點對他日後能夠設計出一個前所未有的系統來興建大穹頂有極大的幫助。

他回到佛羅倫斯後，再次參與大教堂蓋頂的競選，今次與「天堂之門」設計者 Ghibetti 一同取得建造機會。不過有說 Brunelleschi 不滿 Ghibetti，在施工前期故意裝病缺席，讓 Ghibetti 的無能暴露於人前，在施工的第三年，Ghibetti 就被退出了這個項目。

從米高安哲羅廣場遠眺大穹頂（文章）

穹頂的挑戰

為展示財富與勢力，美第奇家族在投資興建百花大教堂時，目標就是要成為全意大利最大的天主教堂，教堂開始動工，先完成了巨型的八角形基座，可是沒有預計到在上面蓋一個穹頂的難度，以至有建後倒塌的情況出現，第一任建築師及其後也沒有一人有解決方案。

前無先例的建築項目

一般在興建圓拱時，都會以木製的棚架作暫時支撐，以其他材料製成穹頂後再把它拆掉，但由於教堂的面積巨大，八角形基座直徑達43米，因此建材本身的重量也相當之大，在當時的佛羅倫斯根本找不到大量堅固的木材能夠承受如此重量。

在此前亦沒有可參考的建築物，最近似的大概是面積相約的羅馬萬神殿，但它的半球形穹頂以混凝土所造，非常厚重，而百花大教堂的穹頂需要建於離地約55米之高，原有的八角形基座絕對承受不了這個重量，因此這方法也不行。

除了面積方面，另一個問題是八角形基座並不是對稱的，因此完全找不到一個中間點，要在這個基礎上建造一個穩固的圓穹難度更高。

最後還要顧及建築風格，在文藝復興前的哥德式建築，會以飛扶壁作為支撐，以上問題基乎可以解決，但為了擺脫哥德式風格，在文藝復興時期已經禁止使用，因此，把木棚架及飛扶壁作為支撐的方法排除後，巨大的穹頂到底要如何興建？

超越技術的巨型穹頂

最後 Brunelleschi 大膽地使用了一個從來沒有人採用過的新方法，可是他在興建過程中沒有留下一張設計圖稿，至今連一些專家也未能完全明白。

首要任務，是要把宆頂的重量盡量減低，這樣才可以避免在建造時材料下墜的風險。因此他把一般單層的穹頂改為雙層殻（雙穹頂）的設計，內外兩殻之間是中空，在結構上大大減輕了重量。

然後他把古典建築中像萬神殿的半球形穹頂設計拉長，頂部的傾斜度減少了，同樣有助減低下墜情況。

在支撐上，他在外殻設計了八條白色大理石主肋骨，與八角形基座相符，而每條主肋骨之間再有兩條小肋骨，大小肋骨共有24條，然後再以水平的環狀⻣架一圈圈的往上興建，形成一個完整的骨骼結構，肋骨之間的空間，填滿以磚塊砌成的魚骨/人字形圖案（a spinapesce），互相緊扣，而重量及壓力會散佈到肋骨，通過這些方法，穹頂就能夠支撐自己而無需依靠傳統的木棚架。

穹頂位於離地55米之上，興建過程中也產生不少問題，例如建材運送及工人休息等，於是他發明了齒輪輸送機，把沉重的石塊更容易運送到高處，又為免工人上落吃飯而浪費時間，他還在高空設置飯堂。