中东铁路近代建筑技术价值解析

作者:司道光,哈尔滨工业大学建筑学院博士研究生;刘大平,哈尔滨工业大学建筑学院教授,博士生导师

本文全文刊于《城市建筑》2015年第4期,感谢刘大平教授和司道光博士的授权转载。

 

19世纪末至20世纪初中东铁路的修建是中国近代建筑史中不可忽视的片段。铁路的修建不仅促进了中国东北地区城市的发展,而且带动了近代建筑的兴起。这些建筑数量众多,类型齐备,在代表西方建筑文明的同时,也反映了当时主要的建筑技术成就。

关于中东铁路近代建筑的研究,较多的学者关注于建筑形态、建筑类型、建筑审美和建筑实例分析等方面,而对建筑技术史的侧重较少,但这又恰恰是中东铁路近代建筑作为近代建筑文化遗产不可缺少的研究内容。通过解析铁路沿线大量的近代建筑遗产,可以了解当时较为先进且至今仍被使用的建筑构造、保温节能、建筑砌筑和屋架制作等建筑技术,并揭示当时的建筑技术水平,故而本文将从中东铁路近代建筑技术的历史价值、应用价值和技术与艺术统一的三个角度,简要概述中东铁路近代建筑的技术价值。

一、中东铁路近代建筑技术的历史价值

中东铁路近代建筑类别多样,从与铁路相关的车站、水塔、机车库到工区、兵营、马厩,再到与职工生活相关的住宅、俱乐部、教堂、医院、学校,散布在中东铁路沿线。虽然经历了一个世纪的发展,这些建筑的数量和质量已没有最初的齐备和完善,保护状况参差不一,但是它们客观反映了19世纪末至20世纪初东北地区建筑技术的演进发展。当时的建筑创作立足时代背景,结合流行的建筑材料创造出新型的结构形式,虽然存在一些问题和不足,但是客观推动了建筑技术的发展;同时着眼于中国东北地区,从自身地域条件出发,创造出带有独特地域特征的技术形式,具有较大的历史价值。

1.反映时代技术的发展水平

中东铁路修筑时期正逢现代建筑材料孕育发展,金属、混凝土等新型材料的出现促进了人们对金属框架结构、金属桁架结构、钢筋混凝土结构、悬索结构和波形拱板结构的探索和发展,利用多样的结构形式满足建筑对高度和跨度要求的同时,也因对材料性能认识的缺乏而出现一些不合理之处。

对金属框架结构的探索应用主要是在一些跨度和空间要求较高的厂房中,如哈尔滨中东铁路总工厂铸造车间(图1),建筑采用金属内框架结构,屋架和承重柱均为金属加工而成,屋架根据跨度采用了豪式、芬克式、复合式、直角三角形式等多种形式,跨度也有单跨、双跨、三跨、多跨之分,其中屋架最大跨度达21.33m,远超过国内公认的第一个全钢结构的青岛四方机车修理厂(多跨,每跨15m)。

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图1 哈尔滨中东铁路总工厂铸造车间

对金属桁架结构的探索应用则以桥梁居多,中东铁路上一些大型桥梁,如松花江第一铁路大桥(图2)、松花江第二铁路大桥、嫩江大桥、太子河大桥等均采用金属桁架结构,其中松花江第一铁路大桥(桥长950m,共计18跨,其中8个跨度为78.5m的曲弦钢桁梁立于松花江主航道之上)是中国当时跨度最大的铁路桥。

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图2 松花江第一铁路大桥

在中东铁路修筑时期,混凝土还是一种新兴材料,因此应用并不广泛,只是应用在一些对强度要求特别高的机车库、碉堡类建筑中,如横道河子机车库的屋面即为钢筋混凝土结构,呈拱券形式,长度达28m,宽度最窄处为5.2m,最宽处达到7.6m。但由于对混凝土力学性能缺乏深入了解,建筑创作也出现了一些不合理之处,如富拉尔基嫩江铁路大桥桥头堡(图3),整个桥头堡的混凝土屋面中没有一根钢筋。

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图3 富拉尔基嫩江铁路大桥桥头堡

对于悬索结构的探索在中东铁路建筑中较少,只有扎兰屯吊桥公园的吊桥(图4)一处。吊桥两端立工字型桥塔,垂挂的铁锁连接桥塔后又通过42根竖直细铁锁连接桥面,技术水平极高,虽然经历百余年,吊桥依然状态良好,显示了当时对于悬索技术的应用已经成熟。

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图4 扎兰屯吊桥公园的吊桥

波形拱板结构在1840年就已经在苏格兰地区出现,历经半个世纪的发展,在中东铁路时期已臻于成熟。拱板多由红砖砌筑,跨度750~800mm,矢高100mm,由钢轨支撑,主要应用在屋顶和地下室中,如安达火车站地下室(图5)即采用这种结构形式。

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图5 安达火车站地下室

2.表现地域特色的技术形态

中东铁路位于东北传统文化边缘区,铁路的修筑在带动地区转型发展的同时也激发了两种建筑文化的交融碰撞,从而产生出一些极具地方特色的屋架形式和保温技术。

从中东铁路近代建筑的一些设计图纸中可以看出,屋架结构明显呈现出俄罗斯和中国传统建筑的结构特色,有的是在俄式三角形屋架的基础上去掉斜撑,改用“三架梁”替代,有的是在“抬梁式”屋架的基础上延长“脊柱”或加入斜撑,有的甚至全部采用“抬梁式”结构,多样的屋架结构形式反映了文化交融背景下结构技术的融合演进,尽管以现代力学观点来看,这些木结构存在一些力学传递不合理和结构体系不稳定的问题,但是却真实反应了特定历史时期内屋架结构技术的发展,具有较大的历史价值。

二、中东铁路近代建筑技术的应用价值

中东铁路近代建筑的构造、保温、节能、砌筑等技术在当时均是比较先进、合理的技术,尽管以现在的眼光来看有些技术已经落伍、过时,但是在一些农村和偏远地区仍被广泛使用,显现出极大的应用价值。

1.经久不息的采暖技术

中东铁路建筑的采暖方式一般有壁炉、火墙和暖气三种,三种取暖方式在建造成本、散热效率、施工技术等方面各有优缺点,因此常常混合使用,基本满足了各类建筑的采暖需求。

壁炉嵌入墙中,占用面积较小,多处于建筑的核心位置。其构造比较简单,只包括炉膛和烟道两个部分,炉膛表面用铁皮包裹,向外呈喇叭口形式,以提高热辐射的面积,烟道直接通向屋顶连接烟囱,孔径较大,以提高炉膛木材的燃烧速度。壁炉燃烧比较浪费薪材,因此多出现在一些等级较高的住宅和公建中。在现代建筑设计中,壁炉常出现在一些别墅、洋房建筑中,处于客厅的核心位置,作为家庭成员的交流空间使用,虽然仍担负着部分采暖功能,但是其装饰和象征意义已超过实际使用功能。

2.传承沿袭的屋架技术

中东铁路近代建筑的屋顶形式有双坡、四坡、复折等多种,因此产生了多种屋架形式。从一些建筑实例和设计图纸中可以看出,屋架材料上有木屋架和钢屋架,跨度上有单跨、双跨和多跨,形式上有豪式屋架、芬克式屋架、复合屋架、混合屋架等。其中豪式屋架(图6)由于造价低廉、施工简易等特点,成为一种广泛使用的屋架形式。时至今日,东北农村地区在建造一些不是很重要的房屋时仍然采用这种屋架形式,只是加工工艺大不如之前细致讲究,潦草粗糙的木杆被用作上弦和下弦,木材边角余料被用作腹杆和斜撑,构件之间用扒钉或铁丝连接,上覆铁皮屋面,虽然外形不够美观,但是却显示出极强的适应能力。

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图6 豪式屋架

3.极具活力的砌筑技术

中东铁路建筑砖材的砌筑方式有“一皮顺一皮丁”“一皮一顺一丁”“三皮顺一皮丁”三种,基本满足了各类外墙对结构、美观、保温等方面的需求,因此现在仍然被广泛应用。如今在铁路沿线的巴林、哈拉苏、旗山(图7)等地,当地居民在建造房屋时不仅沿袭传统的俄式建筑砌筑工艺,而且将俄式建筑特有的隅石、山墙落影、门窗贴脸等装饰应用到新建房屋中,不仅体现了对传统砌筑技术的尊崇和欣赏,而且将新技术与传统技术融合,极具趣味。

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图7  中东铁路职工住宅,体现灵活的砌筑形式

三、中东铁路近代建筑技术和艺术的统一

中东铁路近代建筑的创作,不仅注重当时先进技术的探索应用,更兼顾形态美学,实现了技术和艺术的统一,具体表现在构件的艺术化处理和技术的艺术化表达两方面。

构件的艺术化处理指的是将结构构件进行艺术加工,使其在达到技术要求的同时,满足人们的审美情趣。在中东铁路近代建筑中,以木质构件的艺术化处理居多:将屋架中起结构作用的上弦构件伸出外墙(图8),伸出来的部分被加工成各种流畅的曲线形状,赋予建筑活泼自由的气息;将位于山墙的封檐板底部同样加工处理成自由的曲线形式,有的还在木板表面雕刻一些带有太极和植物图案的装饰,如喇嘛甸的某铁路职工住宅。除木质构件外,砖材构件亦多有艺术处理,由于没有木材加工方便,因而艺术效果并不突出,如虎尔虎拉铁路水塔泵房(图9),为避免蒸汽泵的震动对建筑产生影响,因而在建筑的四角设置扶壁,扶壁处理成向上渐收的流线形式,既满足结构需求,又具有典雅的艺术效果;再如成吉思汗某铁路职工住宅(图10),砖拱券在满足结构作用的同时,部分砖块挑出墙面,增加了墙体表面的立体感和层次感。

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图8

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图9

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图10

结构技术的艺术化表达指的是某些结构技术在满足建筑结构要求的同时带有艺术化的表现形式。如雅鲁站兵营(图11),由于石材在转角、门窗洞口等处施工不便因而采用砖材,砖材砌筑的转角和门窗洞口与主体石墙呈马牙槎的咬合形式,这种咬合处理使墙体形成了一种类似于针织、补丁的艺术效果,是一种极具特色的砖石砌筑形式;再如由砖和钢轨组成的波形拱板屋面(图12),连续出现的拱形在满足承重功能的同时也形成了连续统一的韵律。

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图11

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图12

结语

纵观中东铁路近代建筑的建筑技术,既有能够反映历史水平、适应历史时期的结构技术和保温技术,又有经久不息、传承沿袭、极具活力的采暖技术、屋架技术和砌筑技术,这些建筑技术在具备历史价值的同时还在当代实现了应用价值的提升,并且达成了技术和艺术的统一,对于中东铁路近代建筑技术价值的认知、对于历史建筑保护和现代建筑设计都有着重要意义。

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2 条评论

  1. 展鹏

    滨州铁路桥,小时候的回忆。和弟弟走过去,下桥后左面有一个水塘,里面很深,据说有日本抓修桥的劳工的尸体。

  2. 张大博

    近代工业文明并没有与我们失之交臂,我们有幸见证了这段历史,并生活在其中。这对未来我们的工业和城市的发展,肯定极具借鉴性。

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