Как строят купола: от бетона Пантеона до кирпича Брунеллески, парусов Айя-Софии, железа, геодезических куполов и крыши стадиона

Архитектура · 4 сентября 2026

Купол – арка, повёрнутая вокруг своего центра, оболочка из кладки, бетона, железа, стали, дерева или ткани, перекрывающая круглое или многоугольное пространство без внутренних опор; как арка, он стоит сжатием, и его вес течёт по кривой к основанию, а в отличие от арки он ещё и рвёт сам себя по нижним кольцам, где оболочка стремится разойтись наружу и трескается снизу вверх, – что случилось с каждым куполом от Пантеона до собора Святого Петра. Строители каждой эпохи решали одну задачу по-разному: римляне – толстым бетонным основанием и лёгким заполнителем наверху, византийцы – парусами, переносившими круглый купол на квадратный зал, Брунеллески – двумя оболочками и кирпичом «в ёлочку», барокко – железными цепями вокруг основания, XIX век – чугуном, а XX – тонкими бетонными оболочками, геодезическими треугольниками и вантами, держащими ткань над стадионами. Ниже – задача и ответы по порядку, с куполами Пантеона, Айя-Софии, собора Флоренции, собора Святого Петра и Капитолия в коллекции «Здания по стилям».

Задача: купол хочет лопнуть

Разрежьте купол по вертикали – каждый ломоть будет аркой, несущей нагрузку к основанию сжатием вдоль кривой; но ломти давят и вбок друг на друга по кругу, и это кольцевое усилие – сжатие в верхней части купола, где кольца сжимаются, неся нагрузку, и растяжение в нижней, ниже угла примерно в 52 градуса от вершины, где кольца растягиваются, пока оболочка пытается разойтись. Кладка не держит растяжения, и каменный купол трескается по меридианам в нижней части, распадаясь на клинья, опирающиеся друг на друга как дольки апельсина, – что случилось с Пантеоном и собором Святого Петра и чего строители всегда ждали; купол стоит, пока основание достаточно тяжело или достаточно туго стянуто, чтобы удержать клинья. Вся история куполов – способы справиться с этим наружным толчком: утолщить основание, облегчить верх, добавить барабан и кольцо, обхватить цепями или сделать оболочку столь тонкой и сплошной, что растяжение мало и материал – бетон со сталью внутри – его выдержит. Купол.

Рим: бетон на ступенчатых кольцах

Римляне строили купола из бетона с I века до н. э., в термах Бай и Золотом доме Нерона, а Пантеон 126 года – шедевр: 43,3 метра в поперечнике, бетонная полусфера, уложенная на деревянных кружалах горизонтальными кольцами, толщиной 6,4 метра у основания и 1,2 у окулюса, с заполнителем от тяжёлого травертина внизу до лёгкой пемзы наверху, семью ступенчатыми кольцами снаружи, добавляющими вес там, где растяжение наибольшее, пятью кольцами кессонов внутри, снимающими вес, и 9-метровым окулюсом как кольцом сжатия, на которое опираются клинья; барабан толщиной 6 метров, прорезанный арками и нишами, и всё это одна масса без железа. Трещины в его нижней части древние и устойчивые, купол ведёт себя так, как задумали римляне, – как набор арок, сходящихся у окулюса. Большего каменного купола с тех пор не было. Его история – в статье «Кто построил Пантеон».

Византия: парус

Купол на круглом зале прост; купол на квадратном, который нужен церкви, – нет, и ответом Айя-Софии в 537 году стал парус – треугольный кусок большей сферы, поднимающийся из каждого угла квадрата между четырьмя арками и изгибающийся внутрь, чтобы встретиться с соседями в круге, на котором сидит купол, так что вес купола идёт через паруса в четыре столба по углам, а стены между ними могут быть открыты. Купол Айя-Софии, 31 метр в поперечнике, – пологая оболочка из кирпича и раствора с 40 рёбрами между 40 окнами у основания, которые облегчают его и впускают свет; первый купол, слишком пологий, распирал слишком сильно и рухнул в 558 году, а отстроенный в 563-м на 6 метров выше, так что его распор идёт круче, с полукуполами на востоке и западе и контрфорсами на севере и юге, принимающими оставшийся толчок. Тромп, арка через угол квадрата, – более старый и простой ответ, применявшийся в Персии и исламских куполах; парус – изящный, и каждый купол Ренессанса и барокко, от собора Святого Петра до собора Святого Павла, сидит на парусах. История Айя-Софии – в статье «История Айя-Софии».

Флоренция: Брунеллески без кружал

Собор Флоренции остался в 1418 году с восьмигранным барабаном шириной 42 метра на высоте 52, слишком широким для любых деревянных кружал, какие можно построить, и слишком высоким для контрфорсов, которых город не допускал; Филиппо Брунеллески выиграл конкурс с планом построить купол вовсе без кружал и сделал это между 1420 и 1436 годами. Его ответы: стрельчатый, а не круглый профиль, распирающий меньше; две оболочки – внутренняя толщиной 2 метра, несущая нагрузку, и наружная в 60 сантиметров, укрывающая от непогоды, соединённые 24 рёбрами и 9 горизонтальными каменными кольцами, так что целое легко и жёстко; четыре миллиона кирпичей, уложенных «в ёлочку», где вертикальные кирпичи через промежутки превращают каждый ряд в самонесущее кольцо, и купол рос кольцами, стоявшими сами по себе по замыкании, и каждое кольцо держало рабочих, кладущих следующее; цепи из песчаниковых балок, скреплённых железом, и одна дубовая вокруг купола как обручи; и придуманный им подъёмник на волах с реверсом, поднимавший камень. Фонарь, нагружающий верх и запирающий рёбра, построили после его смерти по его проекту. Купол – 45,5 метра по восьмиграннику, больше собора Святого Петра, и до сих пор самый большой кирпичный купол в истории. Его история – в статье «Ренессанс».

Барабаны, фонари и цепи

• Барабан. Цилиндрическая или многоугольная стена, на которой стоит купол, с окнами, поднимающая купол, чтобы его видели снаружи, и сводящая распор вниз через толстое кольцо; с Византии и далее, а барокко сделало его высоким, с колоннами.
• Фонарь. Малая надстройка на вершине купола над отверстием, освещающая интерьер и своим весом прижимающая рёбра друг к другу наверху; без него рёбра разошлись бы.
• Цепи. Железные или деревянные кольца в кладке вокруг основания купола, принимающие кольцевое растяжение, которого кладка не держит; каменно-железные цепи Брунеллески, две железные цепи Микеланджело в соборе Святого Петра и ещё пять, добавленные в 1743–1744 годах, когда Полени и «три математика» нашли купол треснувшим, – первый расчётный анализ конструкции здания, давший ответ, что купол безопасен и нуждается в обручах.
• Двойные и тройные оболочки. Внутренний купол по форме зала и наружный по форме силуэта, с лестницей между ними: у Флоренции и собора Святого Петра две; у собора Святого Павла Рена 1710 года три – пологий внутренний кирпичный купол для интерьера, кирпичный конус посередине, несущий 850-тонный каменный фонарь, и деревянно-свинцовый наружный купол для города, с железной цепью вокруг основания конуса, так что купол, видимый снаружи, – не тот купол, что что-то держит.

Железо и сталь

XIX век строил купола из железа, которое держит растяжение: Хлебный рынок в Париже получил чугунный купол в 39 метров в 1811 году после того, как сгорел деревянный; Капитолий в Вашингтоне – чугунный купол Томаса Уолтера 1855–1866 годов, почти четыре тысячи тонн железных рёбер и плит на каменном барабане, внутренняя и наружная оболочки с рёбрами между ними, крашенные под камень, – потому его смогли построить в Гражданскую войну и могли бы разобрать; Исаакиевский собор в Петербурге 1858 года имеет железный каркас под золочёной медью; а читальный зал Британского музея 1857 года и Рейхстаг 1894-го – железо и стекло. Сталь пришла с Галереей машин 1889 года и вокзалом; купол хьюстонского Астродома 1965 года – стальная решётка в 196 метров, первый крытый стадион, а луизианский Супердоум 1975-го – 207 метров. Стальной или железный купол – каркас, а не оболочка, и его рёбра и кольца принимают растяжение, которого каменный купол не мог.

Бетонные оболочки, геодезики и ткань

• Железобетонные оболочки. Сталь в бетоне принимает растяжение, и купол может быть тонкой оболочкой: Зал столетия в Бреслау 1913 года, 65 метров, первый больше Пантеона; планетарий Цейса 1926 года в Йене, 6 сантиметров толщины на стальной сетке, первая тонкая оболочка; Палаццетто делло Спорт Нерви 1957 года, 60 метров, из сборных рёбер; Кингдоум в Сиэтле 1976 года, 201 метр, самый большой бетонный купол, снесён в 2000 году. Купол-оболочка тонок потому, что изогнутая поверхность в сжатии жёстка, как яичная скорлупа.
• Геодезические купола. Патент Бакминстера Фуллера 1954 года: сфера из треугольников стержней в сети, распределяющей каждую нагрузку по всему каркасу, так что купол становится прочнее по мере роста относительно своего веса; купол Экспо в Монреале 1967 года, 76 метров, купол «Еловый гусь» в Лонг-Бич, 126 метров, и тысячи радарных куполов, теплиц и домов; Фуллер думал накрыть Манхэттен.
• Растяжение и воздух. Крыши стадионов с 1970-х подвешивают ткань или ванты к кольцу сжатия: Сильвердоум в Понтиаке 1975 года держала воздухом ткань, Джорджия-доум 1992-го – вантовая сеть в 227 метров, Купол тысячелетия 1999-го – тканевый шатёр на мачтах в 365 метров, самый большой «купол» мира и вовсе не купол, потому что держится растяжением, а не стоит сжатием.
• Дерево. Такома-доум 1983 года, 161 метр, – клеёная древесина, самый большой деревянный купол; у средневековых и ренессансных куполов были деревянные наружные оболочки, как у собора Святого Павла.

Рекорды

• Кладка. Пантеон, 43,3 метра, бетон, 126 год, непревзойдён в неармированном бетоне; Флоренция, 45,5 метра по восьмиграннику, кирпич, 1436, самый большой кирпичный; Гол-Гумбаз в Биджапуре, 44 метра, 1656, самый большой купол Индии; собор Святого Петра, 42 метра, 1590.
• Железо. Капитолий, 29 метров внутри, 1866; Хлебный рынок, 39 метров, 1811.
• Бетон. Кингдоум, 201 метр, 1976, снесён; Бреслау, 65 метров, 1913, стоит.
• Сталь. Супердоум, 207 метров, 1975; Нагоя-доум, 187 метров, 1997; Национальный стадион Сингапура, 310 метров, 2014, самый большой неподвижный купол, стальная решётка с раздвижным центром.
• Геодезический. Фукуока-доум, 216 метров, 1993, раздвижной.
• Растяжение. Купол тысячелетия, 365 метров, 1999.
• Старейший стоящий. Сокровищница Атрея, Микены, 1250 год до н. э., консольный, 14,5 метра; Пантеон – для настоящего купола.

Версии и теории

• Секрет Брунеллески. Он держал метод при себе, и биографы XV века говорили о секрете; кирпич «в ёлочку», кольца и двойная оболочка, ныне видимые, и есть секрет, вместе со стрельчатым профилем и подъёмником; учёные до сих пор спорят о точной геометрии, которой он выравнивал ряды без кружал, и нынешний ответ – метод «слабой нити».
• У Пантеона нет трещин. Их много, древних и устойчивых, в нижней части купола и барабане, – так каменный купол и действует.
• Купола – самые тяжёлые крыши. Каменные – да; геодезический или купол-оболочка – самая лёгкая крыша на единицу площади, какая есть.
• Купол Капитолия каменный. Он чугунный, крашенный в белый; барабан под ним каменный.
• Купол Микеланджело такой, как он нарисовал. Делла Порта поднял профиль примерно на 7 метров в 1588–1590 годах ради прочности; модель Микеланджело показывает и полусферу, и стрельчатый вариант.
• Купол тысячелетия – самый большой купол. Это самая большая крыша своего рода, и она висит на мачтах в растяжении; самое большое сооружение, действующее как купол, в сжатии, – сингапурский стадион.

Открыть разделы: здания по стилям, древние храмы мира, все статьи.