九博体育研究

谁发明了古典寺庙?

建筑历史学家运用现代工具来捍卫希腊遗产

2022年10月28日

一个3 × 8英寸的3d打印建筑模型在巴黎圣母院校园赫塞特航空航天九博体育研究实验室的尖端风洞中进行了测试,距离模型所代表的古希腊建筑数千英里和数千年。

工程师们不是评估新涡轮机或机翼设计引起的湍流,而是测量风荷载来确定一座古建筑的结构稳定性,亚历山德罗·皮亚蒂尼认为这座古建筑是古典建筑的先驱——莱夫坎迪的通巴大楼。

Professor Alessandro Pierattini stands in front of three large Roman columns in a hallway. On the right are green doors with triangular glass panes
建筑历史学家亚历山德罗·皮拉蒂尼站在沃尔什家族建筑大厅里。

“希腊神庙最具特色的特征是它的圆柱;有一个中央结构,四面被柱子包围。——亚历山德罗·皮拉蒂尼

建筑历史学家Pierattini创建了一个名为历史建筑跨学科九博体育研究(ISHA)实验室的九博体育研究小组,以证明Toumba建筑实际上是希腊已知最早的建筑,几个世纪后,它导致了古典希腊神庙的突出柱子。

要描绘这种标志性的风格,想想华盛顿特区的林肯纪念堂,以及它的中央神龛和雕像,周围有一排柱子。林肯纪念堂是仿照希腊雅典著名的帕台农神庙遗址建造的。

皮拉蒂尼说:“希腊神庙在考古学、艺术、历史、建筑史等许多人文学科中都是最持久、最具影响力的标志之一。”“希腊神庙最具特色的特征是它的圆柱;中心结构四面被柱子包围。”

但是为什么要测试Toumba建筑的风荷载和稳定性呢?

皮耶拉蒂尼说,一个长期存在的问题是,是谁发明了建造一座四周都有柱子的寺庙的想法——这就是古典建筑的特点,被称为柱廊风格。一些人猜测,希腊人从几千年前埃及类似的神庙那里学到了这个概念。

An illustration of a small building with dotted lines flowing over the roof to show wind movement.
示意图显示了在Lefkandi的Toumba建筑模型上的风荷载分析原理。

但皮拉蒂尼的导师、牛津大学和爱丁堡大学的建筑历史学家吉姆·库尔顿(Jim Coulton)在1993年以希腊伊波亚岛莱夫坎迪(Lefkandi)一座大型建筑的废墟为基础,绘制了一幅重建图。尽管20世纪80年代发现的木质和茅草建筑几乎没有留下痕迹,但库尔顿利用周围柱孔的证据,将其确定为后来希腊神庙的柱廊风格的最早的当地前身。

这座建筑超过160英尺长,45英尺宽,比这一时期其他已知建筑大10倍。考古学家认为,在成为他们的墓地之前,这里曾是一对富有夫妇的家,里面有珠宝和牺牲的马。

由于通巴建筑的历史可以追溯到公元前10世纪,专家们认为它不可能是仿照埃及神庙建造的。虽然有证据表明青铜时代早期的埃及人和希腊人有过接触,但在公元前1100年至公元前8世纪的希腊黑暗时代,没有发现任何联系

Ruins of the Toumba building at Lefkandi show postholes and remaining walls.
Pompilos/Wikimedia Commons/CC by SA 3.0

九博体育们普遍认为,这一差距证明希腊人没有从埃及复制柱体。通巴建筑是缺失的一环,证明希腊人自己发展了古典风格。

直到2015年。就在那时,建筑历史学家Georg Herdt发表了一项九博体育研究,基于对Toumba建筑的结构分析,对柱廊的证据提出质疑。Herdt认为内部的柱子无法支撑Coulton计算的高度,而外部的柱子可能来自周围的栅栏。

从那以后,一场辩论使这个领域分裂。

“如果它不是已知的第一个外围建筑,那么问题仍然存在:是谁发明了外围风格?”Pierattini说。“这真的改变了这座建筑对整个希腊考古学和历史的重要性。”

Aerospace engineers Gianluca Blois and Mitsugu Hasegawa stand together in front of the wind tunnel discussing wind tunnel analysis results.
航空航天工程师Gianluca Blois和Mitsugu Hasegawa讨论风洞分析结果。

两年前,Pierattini成立了ISHA实验室来解决这个问题。其中包括航空航天九博体育研究教授吉安卢卡·布洛伊斯;结构工程教授James Alleman、Yahya Kurama和Brad Weldon;以及来自伊利诺伊大学和阿贡国家实验室的外部合作者Dimitrios Fytanidis。

该团队重新评估了Herdt的结构分析,其中不包括风荷载。

“我们采用了所谓的有限元结构分析软件,这是工程师在现代应用中使用的软件,”Pierattini说。“我们将风纳入我们的模型,以评估这座建筑的结构行为。”

3D printed models of the Toumba building. They are black and about 8 inches long and a few inches tall.
由Adam Heet (Hesburgh图书馆)制作的Lefkandi的Toumba建筑3d打印模型。

Blois和他的同事Hirotaka Sakaue和Mitsugu Hasegawa在Hessert实验室的风洞中生成实验数据,通过增加不同角度的速度来确定模型周围风的推拉因素。Fytanidis将这些实验数据输入到一个数值模型中,以确定该建筑可以承受多大的风荷载。

然后,结构工程师评估了不同变量的结构行为,比如木桩是否用绳子栓在一起,墙壁是木头还是土坯砖。他们提出了不同的估计,从最坏的情况到最好的情况。

Architectural ground plan illustration of Toumba building
图38摘自M.R. Popham, P.G. Calligas, L.H. Sackett, J. Coulton和H.W. Catling (1993), Lefkandi II.2,《雅典英国学派年鉴》。增刊。第23卷,第1-101页

“令人惊讶的是,即使按照现代标准,这座建筑的设计也非常出色。即使遇到相对强劲的风,它也很稳定。——亚历山德罗·皮拉蒂尼

“这太吸引人了,”布洛伊斯说。“我一直参与基础九博体育研究,这只是为了理解物理学。我们也做了很多应用九博体育研究,有人想要制造一些东西。你给我10种不同的形状,我告诉你哪一种效果最好。我们的九博体育研究着眼于未来。”

“但对于工程师来说,九博体育研究对历史有影响的东西是非常不寻常的。回顾过去感觉有所不同,尽管我们使用了完全相同的严格性和方法。”

虽然带有柱廊和高屋顶的通巴建筑无法抵挡飓风,但它非常坚固。

A green laser reveals the Toumba model inside a wind tunnel. You can see the wind tunnel fan in the background.
激光片显示了风洞内Toumba模型周围的气流。

“考虑到风和屋顶的负荷,结果证明它不仅仅是稳定的,”Pierattini说。“令人惊讶的是,即使按照现代标准,这座建筑的设计也非常出色。即使遇到相对强劲的风,它也很稳定。因此,我们的实验和数值数据表明,这座建筑确实应该在希腊建筑的每一本书籍中占有一席之地。”

皮耶拉蒂尼认为,结构数据支持了库尔顿关于洞穴排列的观点。外部和内部的后孔形成直线,表明柱柱连接。

今年5月,ISHA团队在一次在线研讨会上向一个国际专家小组提交了初步数据。皮耶拉蒂尼说,更精确的数据将在美国考古九博体育研究所未来的一次会议上展示,他正在撰写一篇文章,希望明年在剑桥大学的顶级期刊《雅典英国学校年鉴》上发表。

“我是作者,所以我显然有偏见,但我认为,一旦它发表,它将回答这个问题,即这是否是希腊历史上第一个已知的外围建筑,”皮拉蒂尼说。“这也很有趣,因为我们需要在建筑师、物理学家和工程师之间开发一种共同的跨学科语言。我想这将是非常视觉化的。”

加入圣母院故事邮件列表

订阅我们每月的时事通讯,永远不要错过最新的功能。