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君士坦丁堡牧首[[約翰一世 (君士坦丁堡牧首)|約翰一世]]與皇帝[[阿卡狄奧斯]]的妻子、皇后[[阿麗亞·尤多希亞]]（Aelia Eudoxia）發生衝突，因而在404年6月20日被流放，因此而起的連串暴亂使第一教堂毀於一旦<ref>{{cite book | language = en | author = Jane Taylor | title = ''Imperial Istanbul: a traveller's guide, includes Iznik, Bursa and Edirne'' | date = 1998年 | publisher = Palgrave Macmillan | isbn = 1860642497 | pages = 第49頁}}</ref>，關於第一所教堂的一切在當今已徹底消失。

拜占庭人重奪君士坦丁堡後，大教堂已顯得相當破敗，西面的四道扶壁大概就是在這時加建。1317年，[[安德洛尼卡二世]]在教堂東部及北部加建四道扶壁。1344年10月的地震使教堂的圓頂崩裂''Ayasofya''，第41頁，部分建築在1346年5月19日倒塌，教堂在此後關閉。1354年，建築師阿斯特拉及佩拉爾塔負責教堂的修繕工作。

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聖索菲亞大教堂的圓頂因其建築師對圓頂的創新想法而使藝術史學家、建築師及工程師產生了興趣。圓頂由[[帆拱]]支撐，這在此前是從未出現的。帆拱可令圓頂得以接駁在下面由柱子組成的方面<ref>{{cite book | language = en | author = Fred S. Kleiner | title = ''Gardner's Art Through the Ages: The Western Perspective'' | date = 2009年 | publisher = Cengage Learning | isbn = 0495573604 | pages = 第235頁 }}</ref>。帆拱不僅可以達到令人滿意的美學效果，又可穩定圓頂的側面，使圓頂的重量得以引向下方。

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