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The cupola of Saint-Martin-de-Londres at Hérault @Gustaf Sobin
“Gazing up into the simulated heavens that the dome of Saint Martin-de-Londres proposes, one can only be struck by the evocative power of such metaphor. As if weightless and self sustaining, the dome has preserved, through the centuries, the splendor of its own hallucinatory device. It has done so, one might say, like a breath held—but tenuously—against its own impending exhalation. ”“ 凝视着圣马丁德隆德雷圆顶所创造的虚拟天堂，人们只能被这种隐含的唤醒力量所震撼。几个世纪以来，正是这种失重感和自洽感使得穹顶一直保持着一种幻觉装置的辉煌。有人可能会说，它好像屏住了一口气，但很微弱，反抗自己即将呼出的气. ”人类依靠建造技术的革新不断地突破重力的束缚，这是建筑与工程史上极其重要的一环。而穹顶，作为一种结构类型和空间类型，从神权象征到公民化，从厚重的现浇水泥到轻盈透明的骨架，作为人类文明挑战大跨度无柱空间的最早期方案之一，历经千年的发展和演变沿用至今。本文将聚焦于穹顶，回顾其从罗马万神庙到罗马小体育场，再到现代穹顶的发展历程，并展望穹顶这一类型的未来图景。本文也关注于穹顶在建筑设计中为何以及如何营造失重感，超越重力的结构能传达什么信息。结论指出，穹顶发展至今已经从一种优化的结构形式转变为建筑符号，从象征性的标志转变为空间层级递进的方法，从绝对对称几何形转变为多变的曲面，从单中心转变为多中心或去中心化。Pantheon section @bowenbenbo让我们先来关注最早且最经典的案例，作为大穹顶的典范，早在公元128年由哈德良皇帝建造的罗马万神庙，横跨43.4m的半球穹顶建筑被认为是真正的穹顶结构的起点。尽管穹顶和拱券结构被认为源自于现今的中东地区，但是将穹顶技术发展至鼎盛的仍然是罗马帝国。而古罗马人利用穹顶来实现一定跨度的无柱空间的做法不胜枚举，在大大小小的寺庙，浴场，甚至皇帝的寝宫都会用到已然发展成熟的穹顶或半穹顶建造技术。拱，拱券，穹顶的发明应用使得罗马人从对重力的解构中战胜重力。万神庙在其中成就最高且影响最为深远，其设立的初衷是为供奉所有当时已知的神明，并为他们在人间建造一个避难所。在奉行多神教的时代，万神庙内的神阙摆满了各种神明的雕塑，穹顶下的中心空间被用来焚烧和献祭动物，混杂着蛋白质灼烧气味的烟雾得以从直径9m的开洞飘出。因此这种标志性的穹顶在设立之初就用来象征众神降临的天空或天堂，中心的开洞则象征着太阳和时间。而当罗马从多神教走向了基督教，万神庙的功能改变为纪念圣母Santa Maria和她的殉道者的教堂。今天的万神庙除了是重要的旅游景点和文物古迹之外，仍然是基督教徒的主要活动场所。哈德良皇帝在公元120年对万神庙的初步设计中提出了构成万神庙的三个部分：一个门廊，一个圆形大厅，一个穹顶以及穹顶和圆形大厅连接的部分。在这三者中除了地基没有被提及之外，他所涉及的部分与Kenneth Frampton对tectonic的定义有一定的相似性。穹顶覆盖人类室内活动的范围，实际上就是roof；圆形大厅，围合出这个特定空间的厚重“多孔”墙体，并在结构上支撑穹顶，实际上就是enclosure；门廊，亦可以被视为roof的一部分，由体量巨大的大理石柱和木结构屋盖组成。区别在于，万神庙的enclosure并不像加勒比木屋或传统中国建筑，它不论是结构逻辑还是空间逻辑上都是不自由的，它与穹顶特殊的几何形式和力的传导形式有机的结合成为一个整体，因而万神庙的墙体的主要功能是应对重力荷载而非空间围合。为了更有效和稳定的承载穹顶的重力荷载，万神庙的墙体在建造过程中嵌入了许多个连续的砖砌拱券，这使得来自穹顶的重力被更好的分解为分重力和水平推力，拱结构使得垂直于环向平面均布的重力被集中在几个固定的点位向下继续传递，从而判断承重结构需要特别加强的点位，使其更有效的发挥作用。而被分解出来的水平推力在拱与拱之间相互抵消，被作为结构内力消化在墙体之中。Form and Forces of Pantheon Roma@Edward Allen, Wacław Zalewski, Nicole Michel, Boston Structures Group万神庙的穹顶，几乎是人类建造史中最早期且最成功的变截面穹顶，古罗马人意识到越靠近穹顶底部其重力荷载越大，因此由穹顶下端至顶端，截面厚度逐渐由6m变为2m，浇筑的骨料也从质量较大的湖石和凝灰岩逐渐变为火山浮石。他们同样也意识到穹顶中心是不受力的，因而一个直径约9m的采光洞在结构和空间中同时展现出合理性。经过岁月长河的检验，正是罗马人特制的火山灰水泥Pozzolona Cement的使用，使得这个穹顶获得了足够的稳定性，可以经久不衰。而为了承载这个重力荷载巨大的结构体系，一个结实的地基也被精心的设计和建造。在一个已经挖好的约4.5m的地基坑中铺上一层岩石垫底，在四周铺上木板，再将罗马人特制的火山灰水泥倒入岩石层。随着倾倒水泥的同时不断地加入骨料，并不停地捣实，这便是古罗马人建造地基的方式。万神庙无论是在其所处的时代还是在现代视角下都是一个结构奇迹，直到近现代钢筋混凝土的发明和应用后，这一奇迹才被超越。Basement of Pantheon Roma @bowenbenboDome after Pantheon @bowenbenbo万神庙绝不只是被其穹顶所定义的，而穹顶也绝不被万神庙所定义。在万神庙之后两千年之内，以球体为几何原型的穹顶逐渐产生丰富变化，这种演变毋庸置疑与建造技术紧密联系。修建穹顶的传统自罗马帝国之后，历经中世纪，文艺复兴，巴洛克一直延续到近现代。这种描绘天空的象征意义在被许多不同的文化广泛的接纳之后，从万神庙到圣彼得大教堂，一直到Pier Luigi Nervi的罗马小体育场不断演化。穹顶的空间和建造方法在演变中形成了一个独立，完整而又有力量感的语言类型，而即使到21世纪这种语言被解构再重构，其精神性特征仍然支撑着它的延续和进化。在万神庙之后，The rotunda of San Bernardo alle Terme所使用的穹顶形式被认为是对万神庙的模仿，但由于穹顶下空间和尺度上的差异，使得其空间感受并不能与万圣庙相媲美。经典的文艺复兴教堂如圣母百花大教堂（ Santa Maria di fiori ）或是圣彼得大教堂等等，利用柱子和拱圈将穹顶的支撑结构先抬升到一定的高度，再建造穹顶。穹顶室内的采光方式也不再是顶部开口，而是侧向采光，种种迹象都显示出了文艺复兴建造技术的进步：更高的穹顶更加凸显出天堂的神圣和深远，玻璃用于侧向采光是防止雨水侵袭的重要保障。不得不承认的是，直到近代Nervi建造罗马小体育场（ palazzetto dello sport ）才使得我们重新看到万神庙的影子，除了顶部的中心采光以外，其穹顶的几何逻辑如万神庙一样，是一个球体的一部分切片（万神庙是半球，而palazzetto是接近三分之一球）。建筑师在减少壳体厚度的做法上与万神庙是相似的，在建造技术远超古罗马的现代，允许他对壳体的支撑网格做更加丰富的形式设计。在此之前20年，Casa Madre dei Mutilati的结构设计也有相似做法。它利用菱形玻璃与曲线网格穿插形成透光穹顶，而非中心采光。值得注意是Casa Madre的穹顶依然由传统的拱圈结构所支撑，它们与曲线的混凝土网格有机结合为一个整体，因而这更像是一个进化了的文艺复兴式穹顶。而在这个结合中支撑穹顶的墙体消失了，大面积玻璃的运用使穹顶从表达天空的意象变为“真的天空”，而后者在未来的20世纪末期又发展为玻璃幕墙建造的全透明穹顶。同样的，Palazzetto穹顶不再由任何墙体支撑，重力的传递由壳体延剖面切线方向，向环绕一圈的Y字形斜撑柱传递。在这种结构体系中，穹顶被混凝土斜撑抬升起来，与室内标高的高点产生一圈巨大的透光的空隙，末端向上挑起的斜梁也使得室内的采光更加充足，更加重要的是，力的传递与交换发生在两个结构体系刚接的混凝土节点上，发生在这些被极大压缩的体积之中，使得一个看起来厚重的屋顶实现了极大意义上的漂浮感和失重感。这种现象或做法或许可以追溯到索非亚大教堂（ Hagia Sophia Mosque ）的穹顶，通过在穹顶与墙体交接处开窗采光而使得穹顶富有漂浮感，更加符合神的象征意义。在Palazzetto落成10年后，建成于芬兰赫尔辛基的Temppeliaukio Church中也出现了相似现象，一圈嵌入岩石的，截面宽度极小的混凝土梁支撑起一个非常厚实的扁穹顶，更加剧中心的体量感和重力感。几乎是从1958年Palazzetto的落成开始，穹顶承载的功能与事件几乎与其历史发展长河中固有的象征脱节，而纯粹的成为一种超越跨度的高效手段和建筑语汇的回应。![]()
https://www.propertyturkey.com/about-turkey/about-istanbul/a-historic-day-at hagia-sophiahttps://divisare.com/projects/384547-pier-luigi-nervi-mi-chenxing-palazzetto-dello sport#lg=1&slide=4https://architectuul.com/architecture/temppeliaukio-church/media/59a65937-6450 408e-be1d-2ce26d7b5e1bhttps://www.openhouseroma.org/articolo/ohr365/casa-madre-dei-mutilati-ed-invalidi-di-guerra从21世纪的第一个十年开始，穹顶似乎变成了一个需要谨慎使用的符号，“当你建造穹顶时，你想表达什么？”穹顶的建造方式，功能，形式都不再受限。早在1920年瑞典设计师Gunnar Asplund设计的林地小礼拜堂中，与北欧传统坡屋顶建筑相呼应的外形内部，却隐含着一个穹顶，这个穹顶背后的骨架与整个屋顶的屋架完全结合，这意味着穹顶的定义已不仅仅是优越的荷载传导形式，而变成了表达空间意图和等级的符号。Woodland Chapel @The Swedish Center for Architecture and DesignWoodland Chapel @Wang Hao伊东丰雄在1997年建成的Odate Dome，包覆着PTFE膜的木网架结构的空间与半球穹顶几乎无关，却也被他称为穹顶。当材料本身可以透光时，又何必沿用中心采光呢？Odate Dome纯粹成为一个170m大跨度的结构。PTFE膜提供良好的采光的同时也使穹顶本身失去重力感，但这个结构被混凝土基座抬升至室内平面标高以上的高度，利用采光的缝隙创造轻盈感，不得不说这与Palazzetto的做法是极其相似的。随后这种利用MET来构建穹顶形网架的做法也被经常应用，例如近两年来由Delugan Meissl Associated Architects设计建造的太原植物园几乎运用了相同的结构形式，也取得了比较成功的效果。伊东丰雄在2015年设计的岐阜媒体中心中展示了半球形穹顶的新形式。一个传统的半球形穹顶有上下两个开口，假如该穹顶由弹性材料塑造，而刚接界面是中心开口而非下部开口，那么重力荷载将拉扯着整个穹顶形成一个上小下大的S形截面，这就是岐阜穹顶的形式逻辑。这意味着，建筑师从形式抵抗重力转变为重力反推形式，形式听从于材料。Gifu media cosmos @Toyo ItoFoster+Partners在1998年于柏林建造的新德国议会穹顶中采用了全玻璃幕墙的做法，从象征意义上隐喻着民主政治的透明性，本来象征着权力的穹顶成为公民可以游览和活动的公共空间。从形式的历史延续性的角度来看，这个项目体现出的激进性之一在于重建屋顶的形式转变，即对新旧历史形式的抛弃和再定义，而在最终穹顶被决定之前，该项目组也进行了众多形式的尝试。在这些新方案的推敲中，Foster展现了高技派新穹顶的各种可能性手法，在比例，空间关系和材料透明性等多个方面做出不同应答，穹顶和载体原有的承载关系已经不再是最重要的议题。相对的，它成为被独立探讨和设计的对象而存在。然而传统的顶部采光的穹顶也并未被完全的抛弃，即便是到了21世纪的第二个十年，建筑师仍然乐意拥抱这种古典的符号语言，VTN Architects将竹子做工业化处理，而后编织一个穹顶，作为社区活动的公共空间。从外观上看它极大的回应了越南传统的民居形象，从室内来看它却更加富有古典穹顶的神圣性。从某种角度讲，穹顶的内力沿着竹子编织的曲线传递到地基，这与竹子这种材料优越的径向受力表现不谋而合。同样是利用竹子，位于中国的DnA architects在塑造一个穹顶的形象时选择了“不建造”的手段，因此这是一个与材料几乎无关的穹顶。建筑师所做的工作其实是在定义公共空间，充分利用野生竹子的纤维韧性将它们的末梢捆扎成一个圆环，从而实现一个穹顶的空间感，尽管被定义为theatre的乡村公共空间其实用性饱受质疑，并且竹子快速的生长也带来形态不稳定的因素。The dome of the new German Parliament @ Foster + PartnersSHL事务所于2020年在丹麦Aarhus建成的ARoS Art Museum Expansion项目中，甚至将一个穹顶埋到地下，成为一个覆土建筑，穹顶“不再”飘在天上，反而埋入土中，促成了城市步行界面的完整性与连续性。穹顶墙体的消失，意味着建筑师更加认同穹顶本身的价值，自上世纪现代主义运动开始，建筑师和结构工程师就发现和理解了其中的历史延续性，并对其发展和演变表现出极大地兴趣，直至今日不断引用新技术来探索和研究诸如拱圈和穹顶这种传统壳体结构的力学极限。SANAA于2007年在日本建造的丰岛美术馆展现了一种介于穹顶和拱圈之间的壳体结构，其特殊性体现在仅有十五厘米的混凝土厚度和极其扁的几何比例，不论是从常规的结构认知还是视觉效果上来看，这种结构比例都产生了一种几乎要倾覆惊险感。这种特殊的结构形式必须依托于计算机的内力分析和结构优化。建筑师选择在两个壳体内力较小的片段开圆洞，而这种做法除了美学探讨之外还考虑了建造过程的必然性，这个壳体利用沙土做模具浇筑，在混凝土稳定后再将沙土挖出，而两个开口保证了施工工人在壳体内拆模过程中的安全性。丰岛美术馆的空间精神性表达已经不再依托于任何历史的语境，而完全关怀人的空间感受以及建造方法，我们很难对这个壳体做任何类型学的定义，而这或许就是类型本身的演变。ARoS Art Museum Expansion @ SHL ArchitectsTeshima Art Museum @ SANAA穹顶这一古老的形式一直沿用至今，必然会抛出一系列质疑与反思：21世纪全球范围内穹顶的普适性和合理性到底体现在哪里？其形式又如何与新结构和新建造建立联系？穹顶往往促进了一组或一个序列空间的变化与聚焦，将服务与被服务空间有机结合与划分。在叙事逻辑中我们还能够看到穹顶或其变形在发挥作用，而在建构逻辑中则不尽然。但是我们可以欣喜地看到，穹顶之下的空间更加倾向于公共服务与活动，更加倾向于放大空间自由与开放的性质而非表达权力。在那些直观表达建构逻辑的穹顶案例中，往往包含着力学找形与数字化建造的内容，他们往往将穹顶推向另一种新形式的结构类型，或是对历史方法的参数化复刻，然而再回到空间本质当中时，依然没有脱离其原有的角色。Gustaf Sobin, Ladder of Shadows. University Of California Press, 2009.
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Time Is Out Of Joint —— Archeology Cover Of Piazza VeneziaNoise As Method —— The Guoning Complex网站：www.archcollege.com
