铸铁建筑

铸铁建筑(Cast-iron architecture)是通过使用铸铁而开发的一种建筑形式。这是工业革命时代的一个突出风格,当时铸铁变得相对便宜,现代钢铁尚未开发。

历史:
尽管早期将铸铁或铸铁并入工程结构中,例如桥梁(1779年Coalbrookdale的铁桥,1801年巴黎的Pont des Arts),建筑师继续使用传统材料,而品味学派继续认为它们“在不好吃”。工业建筑是第一个采用铁而不是木材的建筑,最初是作为防火措施,自引入蒸汽引擎以来,这已经变得非常普遍。威廉斯特劳特在德比(1792-1793)的工厂大楼大量使用砖和铸铁支柱。第一家没有任何部分木材的工厂在1796年至1797年(Ditherington Flax Mill)建于Ditherington(在什鲁斯伯里附近)。十九世纪的英国工厂模型是用砖墙和拱顶的铸铁梁和柱子的结构。该铸造厂还被大量用于在19世纪卫生标准计划的城市中实施街道家具,并成为象征性的例子:在马德里的费尔南迪纳路灯(1832年),或在巴黎的华莱士喷泉(1870年),莫里斯柱(1868年)或吉马德建筑物(新艺术运动风格,在地铁口(Hector Guimard,1900-))。至少自1734年以来,至少可以追溯到英格兰的各种建筑硬件开始在19世纪中叶所有类型的建筑物中(大量廉价),大量应用,强加美学折衷主义,流行或媚俗和统一装饰,惋惜那些他们渴望手工制作的作品(如威廉莫里斯或约翰拉斯金)。

在第一批融入铁器的纪念性建筑中,哈雷辅助建筑的圆顶(巴黎的“粮食市场”,1811年弗朗索瓦 – 约瑟夫·贝朗热)。皇家海军造船厂的专员之家(百慕大,Edward Holl,1820)被认为是第一座用铁结构建造的房屋。 1836年,由Alessandro Manetti和Carlo Reishammer主持的San Leopoldo教堂(福洛尼卡)首次将外露铁器的教会建筑元素融入其中。

中央在19世纪第三
技术改进正在发生。波纹铁(或镀锌波纹铁 – CGI的英文缩写)是在19世纪20年代由伦敦码头公司的建筑师和工程师英国人亨利罗伯逊帕尔默发明的。其用途延伸到美国和其他国家的乡村建筑。自19世纪40年代以来,钢铁工业的创新正在普遍推广使用铁板,“双T”型材和更高质量的钢材以及更低和更低的价格(Bessemer转炉,1855年)。 1867年,专利混凝土建筑公司的Charles Drake取得了专利,使用铁质模板而不是木材。

他们开始在纽约SoHo建造铸铁建筑(“铸铁建筑”)(EV Haughwout建筑,John P. Gaynor,27 1857),突出了James Bogardus(63拿骚街63号,1844年,254号-260运河街,1857年,75美利街,1958年85伦纳德街,1861年,铁包铁大厦,1862年)。在伦敦,在煤炭交易所竖立了一个18米直径的铁和玻璃穹顶(James Bunstone Bunning,32 1847-1849)。

在十九世纪中期的巴黎,Santa Genoveva的图书馆(Henri Labrouste,1843-1850)脱颖而出,在外面有新文艺复兴风格,但里面展示了金属结构。类似的资源在牛津大学自然史博物馆中应用,这种新哥特式风格(1855年,亨利·阿克兰在约翰罗斯金的支持下)。

铸造厂的改进最终得到了它的接受,甚至作为一种用于实现雕塑的高贵材料,直到那时才被保留为青铜器(1860年乌拉尔的“卡斯里铁”)。

从建造壮观的查茨沃斯温室(约瑟夫帕克斯顿,1837-1840),皇家棕榈屋建造铁和玻璃建筑非凡的成功,邱园植物园(建筑师Decimus Burton和创始人Richard Turner,1841-1849),最重要的是约瑟夫帕克斯顿(Joseph Paxton,1851年)的水晶宫,这也展示了预制建筑新材料的可能性(它被组装,拆卸和重新组装在很短的时间内,尽管其非凡的尺寸)。类似的标准适用于经济扩张所要求的新类型建筑的覆盖范围:商业画廊,覆盖市场和铁路建筑,它在欧洲不朽的火车站建成。铁路工程建造了大胆而美丽的桥梁,如波尔图的ThéophileSeyrig’s(PuenteMaríaPía,1877)。

XIX的后三分之一
在卡尼尔歌剧院(1861-1875)建造之时,铁已经在各种结构元素(特别是铆钉连接的柱子,梁和板)中自然而然地被广泛使用。

1871年的芝加哥火灾让位于大规模的城市重建,第一座钢结构摩天大楼以及形式和功能的新概念成为所谓芝加哥学派的特征。

本世纪最令人印象深刻的铁艺建筑是法国工程师为1889年巴黎世界博览会所建造的:画廊的机器(Victor Contamin-architectite Ferdinand Dutert和Stephen Sauvestre)和Tour Eiffel(Alexandre Gustave Eiffel)。

仿效欧洲和美国的技术成就导致拉丁美洲出现真正的“铁热”[44],特别是在发展最快的城市,如橡胶急流(伊基托斯,马瑙斯)。在墨西哥,“铁宫”建于首都(1888-1891)和奥里萨巴(埃菲尔,1891-1894)。
结构用途
与铁和锻铁相比,铸铁由于其脆性和相对低的抗拉强度而不是用于处理张力或弯曲力矩的良好结构材料。在少数情况下,用铸铁建造的桥梁和建筑物都失败了。铸铁具有良好的抗压强度,成功地用于精心设计的旧桥和建筑物中的某些结构部件。在铁桥建成后引入的水泥铁艺是一种更好的结构材料。在1800年以后,水泥铁可以广泛应用,直到19世纪后期才开发出新的炼钢工艺,最终成为桥梁,铁轨,船舶和建筑物的首选材料。

铸铁已经使用了几个世纪,并在前现代时期用于建筑。例如,13世纪的印度“科纳克太阳神庙”使用了铁梁。正是在18世纪的英国,新的生产方法首先允许生产足够便宜的足够数量的铸铁,以便经常用于大型建筑项目。新的生产方法包括使用蒸汽机驱动的鼓风,这允许更高的高炉温度,这反过来允许使用更多的石灰石来添加铁矿石装料。较高的炉膛温度使得用额外的石灰生产的炉渣更自由地流动。石灰中的钙和镁有助于结合硫,从而允许使用焦炭作为燃料。炉温越高,炉容量越大。

首批重要项目之一是什罗普郡的铁桥,这是一个几乎完全由铸铁制成的先例。然而,这是严重过度设计的,制造商(主要是亚伯拉罕达比)因此遭受财务困境。桥梁中使用的铁质量不高,目前的结构中可见近80个脆性裂缝。后来的设计师和工程师,例如Thomas Telford,改善了桥梁材料(例如Coalbrookdale的Buildwas上游)和渡槽(例如世界闻名的北威尔士Pontcysyllte渡槽)的材料设计和质量。

建筑使用
唐代中国首先使用铸铁建造宝塔。日本佛教僧人恩宁在9世纪写成的文本详细描述当时在中国广泛存在的铸铁宝塔和雕像。在中国迫害佛教导致许多这些结构的破坏。 Ditherington Flax Mill建于1796年,被认为是世界上第一座铁结构建筑。

由Edward Holl设计并建于1820年代的百慕大皇家海军造船厂专员院被认为是第一个在其结构框架中使用铸铁的住宅。在19世纪50年代,铸铁的便宜性和可用性使得纽约市的詹姆斯·博格卡德斯主张使用铸铁部件来设计建筑。铸铁可铸造成各种各样的形状和设计,使得精巧的外墙比传统的石雕雕刻更便宜。这些外墙也可以涂上各种各样的颜色。这些建筑中的许多都有精心设计的新古典或罗马式设计。主要用于商业和工业建筑,有许多幸存的例子,尤其是纽约SoHo和Tribeca地区以及肯塔基州路易斯维尔西部市区。美国西部最完整的乐团之一可以在位于俄勒冈州波特兰市的国家历史地标Skidmore / Old Town Historic District中看到。在欧洲,保存最完好的维多利亚时期铸铁仓库的例子可以在苏格兰格拉斯哥看到,这座城市在19世纪后期经历了巨大的扩张。另一个维多利亚时代的铸铁结构是马耳他瓦莱塔的涵盖市场,建于1859年至1861年间。

在美国南部的古老城市,19世纪末在建筑中使用铸铁十分普遍。新奥尔良和里士满特别集中和保存完好的铸铁例子,通常是精心设计的门廊。在新奥尔良法国区的多层铁门廊悬崖砌成墙壁,在教堂山和杰克逊沃德等社区里士满门廊更多时候是砖砌在墩台上的单层建筑。两座城市的众多铸造厂都采用独特的铁质装饰和结构设计。

与支撑类似重量的砖石柱相比,铸铁柱具有纤细的优点。这节省了工厂和其他建筑物的空间,并且使剧院,教堂和犹太教堂的建筑师能够在支撑阳台时改善视线。

铸铁也成为建筑温室的标准支撑结构,这种设计导致了1851年在伦敦建造的巨大水晶宫殿。由约瑟夫·帕克斯顿设计,玻璃和铸铁结构被大量模仿世界。

在19世纪后期,现代钢被开发出来,并且证明它比铸铁更适合于结构和支撑目的。在这个时代,铸铁外墙的时尚也消失了。铸铁时期的许多创新都转移到新的钢架建筑上,对现代摩天大楼的发展至关重要。

灾难性的失败
铸铁具有一些建筑优势和一些弱点。压缩强度大,但张力和弯曲弱。当受到高温(如火灾)时,其强度和刚度会变差。在工业革命的早期时代,铸铁通常用于工厂建设,部分原因是由于错误认为这种结构是防火的。威廉斯特拉特开创了这项创新,使用铸铁支撑建造了许多工业建筑。铸铁强度足以支撑重型机械,但易受这类工厂频繁发生的火灾影响。还有许多由脆性铸铁梁断裂造成的建筑物倒塌。这通常发生在梁的底部处于张力状态时,通常来自梁内的气孔等缺陷。这种内部缺陷在大梁中很常见。

新铁路系统在桥梁施工中也广泛使用铸铁,有时会产生可怕的结果,特别是当使用铸铁梁代替拱时。第一次使用是在1830年利物浦和曼彻斯特铁路的水街总站,由William Fairbairn设计,这是一个成功的设计,由于广泛关注英国铁路网络下桥梁铸铁的问题,该设计在1900年左右拆除。罗伯特·斯蒂芬森在迪伊河上修建了一座较长的桥梁,错误地增加了锻铁桁架以加强结构。这导致了1847年发生的Dee桥梁灾难,当桥梁倒塌时死亡5座。

灾难发生后,这些桁架梁被拆除,铸铁被替换为铆接钢板形成的锻铁组合梁,然后在19世纪60年代末和1870年代钢铁可用时钢轧制梁。铸铁继续在桥下的铁路中使用,并且存在一系列严重的失灵事故。 1879年发生的最严重的事故是泰桥事故,当特快列车驶过时,桥的中心部分在风暴中倒塌。整个列车在超过75名乘客和机组人员的情况下丢失。桥梁最薄弱的部分是铸铁吊耳,将拉杆固定在位,而新桥上的铸铁在灾害发生后实际上被抛弃了。大多数小型铸铁梁结构在1891年的诺伍德连接点铁路事故后被拆除并更换。

城市桥梁工程
在十九世纪中叶和二十世纪的前三分之一之间,铁桥(威灵悬索桥,1849年,StadlauerOstbahnbrücke48 In)开发出了一种非凡的技术进步(伴随着Tay Bridge的一次壮观的灾难 – 1879年的联合)维也纳,1868-1870,纽约布鲁克林大桥,1870-1883,波尔图唐路易斯一桥,1881-1886,伦敦塔桥,1886-1894,毕尔巴鄂悬索桥,费迪南德·阿诺丁49和阿尔贝托·德尔帕拉西奥, 1887 – 1893年,Avengelm的Vierendeel桥,1896-1902年,纽约曼哈顿桥,1909年,弗洛里亚诺波利斯HercílioLuz桥,1922-1926年,旧金山的金门,1933-1937年),一直持续到今天。

金属建筑的伟大阶段:年表和卓越的作品

桥梁
1777-1779:铁桥或Coalbrookdale桥,建成的第一座金属桥之一。
1801年:艺术之桥
1902年:由Vierendeel的Vierendeel Beam和Vierendeel大桥

木工
1811年:弗朗索瓦 – 约瑟夫·贝朗热(现在的巴黎证券交易所)
1826年:大瑟夫通道
1834年:巴黎法国国家自然历史博物馆的桁架
1843-1850:Henri Labrouste的Santa Genoveva图书馆
1902年:教堂Notre-Dame-du-Travail,由巴黎Jules Astruc设计的教堂

市场
1837:Camille Polonceau的三角形桁架
1851年:由EugèneFlachat设计的Saint-Lazare车站,灯光长达40米
1851年:帕克斯顿伦敦水晶宫
1878年:巴黎世界博览会画廊(Galerie des Machines),Henry de Dion(现为默东的Hangar Y,巴黎的Gymnase Jean-Jaurè,Bull后的Usine DMC,以及贝尔福的Technopôle)的第一个portiqueà2演奏,35.60 m
1889年:Victor Contamin的巴黎机器画廊,115米的灯光

盘子
从1840年开始:巴黎铁板的普遍化:双T型

外墙
英格兰和美国的铸铁建筑
1847年:纽约James Bogardus工厂

Les pans de fer
1862年:由EugèneViollet-le-Duc设计的房屋项目
1871年:Jules Saulnier在Noisiel工厂生产Meunier工厂
钢结构poteaux-dalles(钢架结构) – 摩天大楼
1879年:在芝加哥由威廉·勒·拜伦·詹尼创建的第一座莱特大厦

芝加哥学校的摩天大楼
工业物业和巴黎百货公司
1905年:通过Frantz Jourdain的Samaritaine
1905年:Chedanne,RueRéaumur街124号的Parisienlibéré的财产
1906年:Rue de Rennes大集市

钢门面板
1939年:由EugèneBeaudouin和JeanProuvé创作的克利希人民之家
国际风格的玻璃和钢塔。第一幕墙
1949年:路德维希密斯凡德罗在芝加哥的湖岸驾驶公寓
1952年:纽约Skidmore,Owings和Merrill的杠杆之家
1958年:Jean Balladur在巴黎Victoires街上的Caisse deréassurances
1960年:阿尔伯特之旅,爱德华阿尔伯特,克鲁贝尔德街

大地测量结构
1953年:福特工厂在密歇根的第一座测地圆顶由理查德巴克明斯特福勒
1967年:理查德·巴克明斯特·富勒(Richard Buckminster Fuller)在蒙特利尔世博会(Expo 67)举办的Biosphère展览
1985年:位于La Villette的LaGéodede laCitédes sciences et de l’industrie,直径36米,由建筑师Adrien Fainsilber和工程师GérardChamayou建造,其三角形非平面面为反射球面三角形。

三维的包装
1972年:弗雷奥托在慕尼黑奥林匹克体育场
高科技结构
1977年:乔治 – 蓬皮杜在巴黎钢琴和罗杰斯艺术和文化国家中心 – 带铰接支架的钢管,带拉杆,用于调平与移动隔板相关的面板,钢支柱上的支撑铸件和挡风玻璃以玻璃幕墙前的圣安德烈十字形状。

膜结构
2001年:英国圣奥斯特尔Cornouilles的Nicholas Grimshaw&Partners公司的伊甸园项目,生态温室,由“纸”膜制成的两个生物群系的绢网,由钢格子结构支撑,使气泡夹在它们之间(变形计算机控制) 。
管状结构
2002年:Mediateca de Sendai de Toyo Ito

新艺术风格的结构
艾菲尔铁塔,大皇宫,小宫殿,伊内走秀……