佛羅倫薩“穹頂工程”中的困局與解決之道

◎劉思聰

（陜西師范大學 歷史文化學院，西安 710119）

佛羅倫薩“穹頂工程”中的困局與解決之道

◎劉思聰

（陜西師范大學 歷史文化學院，西安 710119）

始建于14世紀的佛羅倫薩圣母百花大教堂被譽為文藝復興時期歐洲最具創新性的劃時代之作，其中大教堂的穹頂部分最為人稱頌。作為擁有最大磚砌穹頂的教堂，圣母百花大教堂的“穹頂工程”自動工之日起就面對諸多工程與組織管理的問題。“穹頂工程”主要負責人布魯內萊斯基（Brunelleschi）通過對羅馬建筑萬神殿等的研究，吸收并改良了眾多古代的營造技術與管理經驗，確保了在當時飽受爭議的“穹頂工程”順利進行并如期完成。筆者擬通過敘述這一工程項目中所需面對的諸多難題與布魯內萊斯基的解決之道，闡明建筑工程的復雜性與借助傳統經驗的必要性。

佛羅倫薩；圣母百花大教堂；工程管理

進入14世紀的佛羅倫薩通過其強大的銀行業、國際金融業與毛紡織業而成為歐洲最具實力的城市之一。依靠商業崛起的商人團體在自1293年在佛羅倫薩確立統治地位的同時，佛羅倫薩全城的價值觀念也在他們的主導中悄然轉變，狂熱的宗教迷信已漸漸為現世生活的追求讓位，穩定增長的財富與人口使得進一步的城市建設成為必要，出于容納數量龐大的市民宗教慶典活動、吸引游客與朝圣者、展示城市財富與實力的考慮，佛羅倫薩開始著手圣母百花大教堂的營建并決定啟用一種有別于哥特式與羅馬式的全新建筑樣式。最初在藝術家、石匠大師迪坎比奧的領導下，教堂主體工程于1367年初步完成，但由于當時缺乏專業而系統的營建知識與經驗，教堂“穹頂工程”遲遲未能動工而擱置。但意大利境內諸城邦的競爭、未完成的教堂給佛羅倫薩市民帶來的視覺與心理打擊和完工后將為全城帶來的巨大收益使得佛城上下無法對該工程掉以輕心，50年后的1417年，布魯內萊斯基通過長期對羅馬萬神殿的研究與融合其他諸多領域的專業知識，重啟了擱置已久的“穹頂工程”。

一、工程面對的諸多困局

作為世界五大教堂之一的佛羅倫薩圣母百花大教堂是意大利佛羅倫薩文藝復興時期在建筑領域留給后人的瑰寶。而作為當時超越時代的巨作，大教堂的雙層穹頂一直以來就為人所津津樂道。但偉大事物的誕生總是伴隨著重重艱難險阻，自1367年至1417年，稱雄亞平寧半島的佛羅倫薩卻在大教堂“穹頂工程”止步不前，就足以說明這一工程所面臨的困難遠非一人一時可以輕松解決。即使是隨后成功破解這一困局的布魯內萊斯基，在最初接手項目總負責人這一職位時，也面臨著來自各方的壓力。

（一）緊迫的工期

文藝復興時期建筑師、建筑理論家、《論建筑》作者阿爾貝蒂曾指出，圣母百花大教堂大圓頂巨大的體量給人們一種心理的暗示——對佛羅倫薩與托斯卡納人民的庇護。但自1367年后，擱置的“穹頂工程”不僅使初期已投入巨額資金的羊毛公會無法從中獲得預期收益，原本旨在利用這一宏偉巨作在意大利彰顯實力的計劃也可能使佛羅倫薩淪為他人笑柄，缺少了穹頂的教堂突兀地聳立在城區中央，可以想象它除了感官上無法帶來美感，生活在佛羅倫薩城內的民眾也難免觸景生情：這座教堂還能像我們曾期待的那樣護佑我們嗎？曾被寄予厚望的圣母百花大教堂成了全城亟待解決的難題。來自各方的壓力使得項目管理者迫切地想將“穹頂工程”重啟并盡快完工。因此，緊張的工期就是布魯內萊斯基所要面對的首要問題。

（二）質量至上

1284年，因過于追求高度的建筑結構問題與強風所致，法國博韋大教堂數個飛扶壁不幸坍塌，這給整個教堂工程帶來了毀滅性的打擊。雖然事故發生在13世紀末期的哥特式建筑身上，但警鐘之聲仍然在百余年后的佛羅倫薩上空回蕩，佛羅倫薩城市委員會認為大教堂質量關乎城市榮譽，因此決不允許發生任何問題。但在數十米高空進行的“穹頂工程”，任何建筑結構與營建上的細微問題都可能最終導致工程延期甚至穹頂坍塌，不論從資金投入還是工程進度上，這都會使得之前數十年的努力灰飛煙滅。且自公元2世紀于羅馬落成的萬神殿后，西歐大陸上就再無大型穹頂建筑建成，這就使得“穹頂工程”中的施工難題在當時沒有類似經驗值得借鑒。如何解決全新的問題并保障工程質量是布魯內萊斯基無法輕視的問題。

（三）龐然大物帶來的諸多難題

圣母百花大教堂的穹頂在立體上呈八角形，高30米，寬近43米，僅穹頂自身重量就達35000噸，這給工程的實施帶來了諸多問題。首先，他們如何在如此高度建造起一個跨度巨大的穹頂。以當時之建筑工藝，巨大屋頂的營造有賴于先期在其周圍搭建起的木質腳手架，作為工作平臺的同時也起輔助支撐之用。但意大利當地的木材難以滿足大教堂穹頂如此之大的跨度，即使是勉強搭建起的腳手架也可能因其自身復雜的結構和自重而坍塌。并且巨大的穹頂勢必需要大量的人力與物力，在如此的高度和受限制的空間內指揮眾多施工人員、運輸大量的建材和器械，安全問題也面臨重重挑戰。

其次，由于時代所限，面對著超過35000噸重穹頂的布魯內萊斯基并沒有關于靜力學和材料學等相關的系統知識，因此就難以嚴密而全面地分析建筑自身所需承受的垂直重力與水平推力等，他更多依靠的是在材料方面的經驗與直覺和已經建造好的穹頂模型。在當時，起源于法國的哥特式建筑對于支撐大重量建筑多采取飛扶壁，該項技術也因長期實踐而日臻成熟。但因政治等諸多因素影響，身為城市共和國的佛羅倫薩人卻對王權統治下的法國哥特技術不屑一顧。因此，布魯內萊斯基就需要另辟蹊徑建造一個足夠承受穹頂之重的基礎支撐結構。

體量巨大的穹頂預示著該項工程的完成有賴于數量巨大的建材與相應的人工，這筆巨額的投資即使是對依靠紡織業和金融業而富甲天下的佛羅倫薩來說，在當時也是巨大的壓力。一方面，佛羅倫薩城市委員會與羊毛工會等贊助者是否能保證將資金按時按量劃撥是影響工程進度的一大因素；另一方面，身為項目總負責人的布魯內萊斯基也需要合理規劃工程資金的使用。作為一個以營建技術出名的建筑師，如何對項目的資金與人員進行有效的管理也是布魯內萊斯基需要考慮的問題。

（四）多方的質疑

除上述有關工程自身的客觀因素外，人們對工程的質疑與反對聲也從未停止。自1367年就開始擱置的“穹頂工程”使得包括羊毛公會在內的贊助人對大教堂“穹頂工程”充滿疑慮。一方面他們急于尋找能夠解決難題的方案與設計師；另一方面出于經濟與政治方面的考慮，他們又謹慎地對眾多解決方案持懷疑態度。而布魯內萊斯基在1417年關于“穹頂工程”大膽提出的撤銷穹頂內部鷹架、穹頂采取內外雙層設計、利用“人字磚砌法”螺旋上升的方案也因概念過于超前而遭到大多數同行的反對。隨后布魯內萊斯基終于成功說服城市委員會采納他的提案，但在工程實施期間，布魯內萊斯基仍需多次向委員會匯報工作進度以打消他們心中的疑慮。同樣的輿論壓力也來自市民，1420年在委員會正式任命布魯內萊斯基為項目總負責人后，仍有大批市民認為這一決定太過草率，并提議將當時聲望如日中天的吉爾貝蒂聘為其助手以此為工程提供更多保障。全新的工程難題，來自各方的輿論壓力。布魯內萊斯基需要在整個工程進程中調動所有因素以解決面臨的諸多困難。

二、布魯內萊斯基的應對之策

（一）對古羅馬建筑的研究與吸取經驗

在“穹頂工程”中，布魯內萊斯基所要面對的核心問題就是：如何建造一個巨型穹頂？但如前所述，在當時沒有可借鑒經驗的布魯內萊斯基只得將目光投向距離當時1300余年的古羅馬建筑上。1401年在與吉爾貝蒂競標當時佛羅倫薩“以撒受洗”青銅門項目失敗后不久，布魯內萊斯基便移居至當時已是廢墟的羅馬，在這座曾經無比輝煌的城市中，他如“尋寶人”一般在羅馬城中探尋建筑遺跡并留下了許多建筑圖畫，從以萬神殿為代表的羅馬古建筑中，布魯內萊斯基通過大量積累掌握了大型拱頂的建造訣竅。

首先，巨大的穹頂因其自身重量與立體結構，穹頂自身在水平方向就要承受巨大的推力。羅馬萬神殿的解決方法是在其巨大穹頂外部環繞七個環形鉛版作為張力環（tension rings）以起到約束作用。有鑒于此，布魯內萊斯基使用砂巖和金屬進行混合制作了“石鏈”（stone-ties），為了確保這一設計達到預期效果，他親自到采石場挑選石材，并在穹頂外部和磚砌內部都鑲嵌了“石鏈”以在最大程度上保持穹頂的堅固。其次，在建筑材料上，布魯內萊斯基也立足于古代技術進行了改進。古羅馬大型建筑的成功很大程度上依賴當時成熟的混凝土技術，他們將火山灰、浮石、磚石等材料進行混合，這一材料的優點在于重量輕、定型快且堅固。但混凝土技術因年代久遠已經失傳，布魯內萊斯基則創造性地使用當時較之古代密度更小的磚石與速干砂漿進行混合，并在重要部位用木材和金屬進行加固。羅馬萬神殿的穹頂正中央采取開口設計，雖然這一設計能夠在保證巨型穹頂穩固的基礎上使陽光投入殿內，但在施工上卻需面對一個難題，即如何在不封閉結構中保持建筑的穩定。布魯內萊斯基的解決辦法可以概括為“雙層式，人型砌”，即在穹頂總體結構上修建內外雙層墻體；具體施工中則將磚塊以人字形將墻體環繞壘砌。內外雙層墻體使得穹頂在水平方向受到更多約束而更加穩定，人型磚砌法也使得墻體垂直所受力更加均勻，大大減少了墻體開裂或坍塌的風險。

依靠汲取先人的經驗與創造性的技術改進，布魯內萊斯基簡化了“穹頂工程”的流程，降低了工程的風險與開銷。

（二）優化資源組織管理制度

解決工程中的技術難題只是一方面，如何在大型工程中有效組織人力物力，就成為布魯內萊斯基需要面對的另一大困難。

因商業興起的佛羅倫薩在“穹頂工程”開始的15世紀初，城內早已容納了逾10萬市民。因此，并不寬敞的佛羅倫薩城內并沒有大型倉庫可以用來存儲穹頂所需的大量建材。因此，與周邊建材供應商建立長久而穩定的供應鏈就至關重要，其中最為重要的建筑用磚即得到了“額外關照”。經過布魯內萊斯基大致計算，建筑用磚每年用量約為40萬塊，但在1418年與當地磚石供應商簽訂的合同只能滿足每兩年供應20萬塊，因此不得不由城市委員會出面與外地供應商聯絡以填補缺口；至于大理石和木材，城市委員會則與當時佛羅倫薩周邊著名的卡森蒂諾森林和堪比皮亞采石場簽訂供貨協議；除此之外，大量金屬從意大利西部的厄爾巴島開采并在托斯卡納的眾多鑄造廠冶煉。似乎大半個亞平寧半島都變成了巨大的熔爐，只為錘煉出一個能夠震驚世人的藝術巨作。穩定的建材供應鏈不僅有效地保證了工程進度，充分的先期準備也足以緩解市民與贊助者的焦慮之情。

匯集到當時最優質建材的佛羅倫薩，自然不會在工程隊伍的質量上掉以輕心。佛羅倫薩城市委員會與石匠工會中超過60名石匠師傅簽訂了聘用合同，石匠師傅都是自幼由學徒干起，直到技藝純熟方得晉升，因此這在最大限度上保證了工程隊伍的質量。高素質的人才隊伍經布魯內萊斯基之手，賦予了更高的效率。他將整個團體分為8隊，每隊6至8人不等，由8位石匠大師分別領導，在八角形穹頂的八個方向分別施工。這協調了不同方向上的工程進度，合理的人員分配也避免了人浮于事與施工混亂。管理制度上，他要求石匠師傅對各自工程負責，并由各石匠大師每天檢查工程質量。為了保證工程進度，又嚴令石匠不得無故在工程中缺勤。布魯內萊斯基的工作并沒有停留在紙上談兵，他每天都要親臨工程現場，經常檢查建筑中關鍵部位，并與各位石匠大師及時交流溝通，引導各隊的日常工作。由于他的不懈努力，他與施工隊伍之間建立起了高度信任。為了在漫長的工期中保持施工隊伍的高昂斗志，當完成項目中的某個重要部分，項目組都會在工地上安排宴會并供應美酒。高素質的人才隊伍，有效的組織，合理的規劃和由適當激勵帶來的高昂士氣，保證了工程的穩步推進。

三、結論與反思

1436年，承載著佛羅倫薩全城上下愿景的圣母百花大教堂穹頂最終完工。布魯內萊斯基通過自己對羅馬古建筑的不懈鉆研與自己創造性的融合改良，在當時運用有限的技術與知識，完成了當時建筑領域的一項壯舉。他的成就不僅在當時啟發米開朗琪羅設計圣彼得大教堂穹頂，其中諸多經驗也值得今天學習借鑒。

布魯內萊斯基經常被描繪成一個建筑家或藝術家，是一個利用他的理論知識、經驗和技藝規劃全局的人才。他對大教堂整個項目都具有清晰的思路，使得他具備一個清晰的規劃和策略。他的成功并不是僅建立在打敗對手贏得競標上，更重要的是依靠他在整個漫長工程中對工作的持之以恒。然而，教堂穹頂工程的困難并不僅僅體現在其中諸多的技術難題，還包括很多與贊助人、市民之間的問題。他必須時刻將工作進展向贊助人匯報，即便其中有人并不支持他的方案設計。但他運用效率頗高的方法與贊助者和施工隊進行溝通，消除了其中諸多隱患。教堂穹頂項目雖極具創新性，但也要學習、融合其他領域的技術與組織經驗。例如，材料方面，從混凝土到磚和速干砂漿的轉變使得穹頂重量得以減輕；在組織方面，建立在高素質人才基礎之上的合理分配與管理，將工作流程與注意事項與石匠師傅分享，并指導他們工作，確保工程得以順利完成。

因此，包括建筑在內的所有重要成就，其成功都不可能僅依靠一個方面。除了要學習借鑒前人留下的寶貴經驗，在解決問題過程中也需克服諸多難題。對歷史工作者來說，分析歷史尤其是重大歷史事件就更需要深入當時的時代與社會，全面考慮與分析諸多方面與要素，才能得到最接近歷史真相的答案。

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（責任編輯 卞建寧）

TheDilemmaandSolutionofthe"DomeProject"inFlorence

LIU Sicong
(School of history and civilization of Shaanxi Normal University,Xi’an 710062,China)

Founded in Fourteenth Century,the Florence Cathedral is hailed as the most innovative landmark of the Renaissance in Europe,where the dome of the cathedral is the most.As a church with the largest brick dome,the"Dome Project"of the Cathedral was facing a number of technical and organizational management problems.The “Dome Project”is mainly responsible by Brunelleschi,through the study of Roman architectural Pantheon,and absorption and improved the numerous ancient building technology and management experience,to ensure the highly controversial at the time the “Dome Project”running smoothly and completed on schedule.This paper attempts to describe the problems faced by the project in the face of the many problems and Brunelleschi's solution,to clarify the complexity of the construction project and the necessity of the use of traditional experience.

Florence;Florence Cathedral;Project management

K917

A

1671-9123（2016）03-0029-05

2016-07-20

劉思聰（1991-），男，江蘇泰州人，陜西師范大學歷史文學院碩士研究生。