miniatura|Secció del Panteó d'Agripa, a Roma miniatura|Cúpula de Santa Sofia, Istanbul, construïda entre 532 i 537 Les cúpules foren un element característic de l'arquitectura de l'Antiga Roma i de la fase medieval, l'Imperi Romà d'Orient.Conegut igualment pel nom anacrònic de Imperi Bizantí. Tingueren molta influència en els estils contemporanis i posteriors, des de l'arquitectura russa i otomana fins a la renaixentista italiana i els historicismes moderns. Les cúpules solien ser hemisfèriques, tot i que també se'n coneixen formes octogonals i segmentades, i evolucionaren en forma, ús i estructura al llarg dels segles. Els primers exemples descansaven directament sobre els murs en rotonda de les sales redones i tenien un òcul central per a la ventilació i la llum. Les petxines foren comunes en el període romà d'Orient, recolzant les cúpules sobre espais quadrats.
miniatura| miniatura| miniatura|
Les primeres cúpules de fusta només es coneixen per fonts escrites, però l'ús d'encofrats de fusta, formigó i mà d'obra no qualificada permeteren construir cúpules de grandària monumental al final de la República Romana i primeria del període imperial, com ara el saló de banys del Temple de Mercuri de Baies. Neró introduí la cúpula en l'arquitectura dels palaus al segle I, en cambres per a banquets estatals, sales d'audiència o sales del tron. La cúpula del Panteó, l'exemple més gran i famós, es construí amb formigó al segle II i pot haver servit com a sala d'audiències per a Hadrià. Alguns mausoleus imperials, com el de Dioclecià, tingueren cúpules a partir del segle III. Algunes cúpules més petites es construïren amb canonades de ceràmica en lloc d'una cimbra de fusta per al formigó, o com una estructura permanent incrustada en el formigó, però la rajola lleugera en fou el material de construcció preferit en els segles IV i V. La disposició de nervadures de rajola permetia estructures més primes i facilità l'obertura de finestres als murs de suport, fent innecessari l'òcul com a font de llum.
Els baptisteris i santuaris cristians tenien cúpules al , com ara el baptisteri de Letran i la probable cúpula de fusta sobre l'església del Sant Sepulcre. L'església octogonal a Antioquia de Constantí pot haver estat un precedent per a edificis semblants en els segles posteriors. La primera basílica amb cúpula degué ser construïda en el : una església al sud de Turquia n'és el primer exemple proposat, però l'arquitectura del segle VI de Justinià feu que l'arquitectura de l'església amb cúpula fos comuna en tot l'orient romà. La seua Hagia Sophia i l'església dels Sants Apòstols n'inspiraren altres en segles posteriors.
Les esglésies cruciformes amb cúpules als creuers, com ara l'Hagia Sofia de Salònica i Sant Nicolau de Mira, eren típiques en l'arquitectura dels segles i ; i el reforç d'una cúpula amb voltes de canó en els quatre costats n'esdevingué el sistema estructural comú. Les cúpules sobre tambors de forma cilíndrica o poligonal amb finestres proliferaren després del segle IX. En l'imperi tardà, es construïren esglésies més petites amb cúpules de menor diàmetre, de menys de 6 m després del . En són excepcions els octògons cupulats del segle XI dels monestirs de Lluc el Venerable i Nea Moni, i Sant Salvador de Cora del , entre d'altres. La planta de creu inscrita en un quadrat, amb una única cúpula al creuer o cinc cúpules disposades en un patró de quincunx, com en l'església de Sant Pantaleó (Gorno Nerezi), en fou el tipus més popular des del fins a la caiguda de Constantinoble el 1453.
Visió general Els arcs, voltes i cúpules de mig punt distingeixen l'arquitectura romana de la grega antigues i es veieren facilitats per l'ús de formigó i de la rajola. Variant el pes del material afegit al formigó, se'n podia alterar el pes, i això permetia disposar capes més lleugeres a la part de dalt de les cúpules. Però aquestes cúpules de formigó també requerien costosos encofrats de fusta que havien de construir-se i mantenir-se en el lloc durant el procés de curat, i que se solien destruir quan se'n retiraven. L'encofrat de les cúpules de rajola, però, no necessitava mantenir-se durant tant de temps i podia reutilitzar-se més fàcilment. El morter i l'agregat de formigó romà es feren en capes horitzontals col·locades a mà contra encofrats de fusta, i en determinava el gruix de les capes la durada de la jornada laboral. No s'abocaven en un motle com es fa amb el formigó ara. Per això les cúpules romanes de formigó s'edificaren de manera semblant a com es feien les cúpules en mènsula anteriors de la regió mediterrània, tot i que ja tenien característiques estructurals diferents. El material agregat usat pels romans sovint eren rebles o enderrocs, tot i que s'usaven altres agregats més lleugers en els nivells superiors. Les àmfores i gerres buides podien introduir-se dins per a reduir-ne el pes. Les barreges de formigó sec usades pels romans es compactaven amb piques per a eliminar els buits, i s'afegia sang animal que hi actuava com un reductor de l'aigua. Pel fet que el formigó romà era feble a la tracció, estructuralment no proporcionava cap avantatge sobre l'ús de la rajola o la pedra, però sí que podia construir-se amb mà d'obra esclava no qualificada, per això es construïren cúpules a gran escala.
Les cúpules es van emprar en banys, vil·les, palaus i tombes i els òculs hi eren comuns. Solien ser hemisfèriques i estaven, parcialment o total, ocultes a l'exterior. Per a contrarestar les embranzides horitzontals d'una gran cúpula de maçoneria, els murs de suport es construïen més lluny de la base fins almenys els vessants de la cúpula i, a vegades, la cúpula es cobria amb un sostre cònic o poligonal. També se n'empraren altres formes, com ara les cúpules rebaixades o de platet, poc profundes, segmentades i gallonades. Les sales d'audiències de molts palaus imperials tenien cúpula. També eren molt comunes sobre pavellons de jardí poligonals. Estaven «associades amb patrons senatorials, imperials i patrocinats per l'estat» i van proliferar a les capitals i altres ciutats amb afiliacions imperials. La construcció i el desenvolupament de cúpules va disminuir a l'oest amb el declivi i la caiguda de la part occidental de l'Imperi romà.
En l'arquitectura romana d'Orient, una estructura de quatre arcs amb petxines permetia obrir espais sota les cúpules. Les petxines permetien que les càrregues gravitatòries es concentrassen en quatre punts en una planta quadrada més pràctica, en lloc d'en un cercle. Fins al segle IX, les cúpules eren baixes amb contraforts grossos i no sobreeixien massa cap a fora. Els tambors n'eren cilíndrics quan s'usaven, i també baixos i grossos. Després del , es feren cúpules més altes i s'hi empraven tambors poligonals decorats amb columnes i arcades encastades. La decoració exterior de la cúpula era més elaborada al i incloïa columnes adossades amb nínxols, arcades cegues i fileres de cordes. També hi eren normals els edificis amb moltes cúpules.
Les cúpules eren elements importants dels baptisteris, esglésies i tombes. Solien ser hemisfèriques, i tenien tambors amb finestres. Les cobertes n'eren des de teules de ceràmica fins a làmines de plom. Les cúpules i els tambors normalment contenien anells de tracció de fusta per resistir la deformació en el morter i fer-ne una construcció més ràpida. També s'hi empraren abraçadores de metall entre blocs de cornisa de pedra, tirants i cadenes per estabilitzar l'edifici cupulat. Els cinyells de fusta a la base de les cúpules estabilitzaven els murs durant els terratrèmols, però les cúpules hi eren vulnerables. Els exemples de cúpula gallonada o de carabassa de Constantinoble hi són estructuralment equivalents: aquestes tècniques s'usaren indistintament, fent correspondre el nombre de divisions amb el de finestres. Per la petita escala de les esglésies posteriors al , les cúpules nervades podien construir-se amb encofrats sols per a les nervadures. Les cúpules de carabassa es construïren en anells autoportants i les voltes cupulades es disposaven en mènsula, tot prescindint de l'encofrat.
Història República tardana i període imperial primerenc miniatura|Ruïnes inundades del Temple de Mercuri de Baies Les termes romanes exerciren un paper destacat en el desenvolupament de la construcció de les cúpules en general i de les cúpules monumentals en particular. A Pompeia, als frigidaris de les termes Stabiane i de les termes del Fòrum, es veuen cúpules modestes en banys que daten dels segles II i I ae. Aquestes cúpules tenen una forma cònica, semblant a les d'un baix relleu assiri de Nínive. En un tepidari d'època romana de Cabrera de Mar, Catalunya, s'ha identificat una cúpula de mitjan segle II ae que va utilitzar una versió refinada de la construcció d'arcs paral·lels trobada en una cúpula de bany hel·lenística anterior a Sicília. Segons Vitruvi, la temperatura i la humitat de les cambres caldejades cupulades es podien regular aixecant o baixant discos de bronze disposats sota un òcul. Les cúpules s'adaptaven particularment bé als caldaris dels banys de planta circular per a facilitar l'escalfament uniforme dels murs. L'ús general se cúpules, però, no es donà abans del segle I.
Rerum rusticarum libri, l'obra de Varró sobre agricultura del segle I ae ja descriu un aviari amb una cúpula de fusta decorada amb els vuit vents, que es compara amb els vuit vents representats a la Torre dels Vents, que es va construir a Atenes si fa no fa al mateix temps. Aquest aviari amb la cúpula de fusta representaria un tipus ja completament desenvolupat. Les cúpules de fusta en general haurien permés molta llum. El seu ús anterior pot haver inspirat el desenvolupament i la introducció de grans cúpules de pedra d'una grandària sense precedents. Calien formes complexes de fusta per a sostenir la cúpula durant la construcció, i sembla que se'n feren eficients amb el temps.
Les cúpules van aconseguir una grandària monumental en el període imperial romà. Tot i que les petjades de l'encofrat no han sobreviscut, les deformacions de l'ideal de fins a en el Temple de Mercuri de Baies suggereixen un cintrat de vuit marcs radiants, amb connectors horitzontals que suportarien un encofrat radial per a la cúpula poc peraltada. L'edifici, una piscina frigidari de formigó per a uns banys, data de l'època de la República, o del regnat del primer emperador August (27 ae–14), la qual cosa la converteix en la primera gran cúpula romana."Baiae, historic site, Italy". Britannica.com. Hi ha cinc obertures en la cúpula: un òcul circular i quatre lluernes quadrades. La cúpula té una llum de 21,5 m i és la cúpula més gran coneguda construïda abans de la del Panteó. A més a més, és la cúpula de formigó conservada més antiga.
Segle I Si bé n'hi ha exemples anteriors als períodes republicà i imperial primerenc, la construcció de cúpules augmentà amb l'emperador Neró i els Flavis durant el segle I i II. Les sales de planta central es van convertir en parts cada vegada més importants dels palaus i les vil·les palatines a partir del segle I, fent de sales per a banquets estatals, sales d'audiència o del tron. L'encofrat es disposava horitzontal o radial, però no hi ha prou evidències dels segles I i II per a dir-ne quin era el més habitual. miniatura|La sala cupulada octogonal de la Domus Aurea de Neró L'opulenta arquitectura del palau de Neró (54-68) en marca una evolució important. Hi ha evidència d'una cúpula a la seua Domus Transitoria en la intersecció de dos passadissos, descansant sobre quatre grans pilastres, que poden haver tingut un òcul al centre. A la Domus Aurea de Neró, planejada per Severus i Celer, els murs d'una gran sala octogonal fan la transició a una cúpula octogonal, que després passa a ser una cúpula amb un òcul. Aquest és l'exemple més antic conegut d'una cúpula a la ciutat de Roma.