基金项目:中国建筑设计研究院有限公司项目(NB-2018-JZ-02)
第一作者:李 冰(1966—),男,学士,教授级高级工程师.研究方向:交通建筑设计、TOD研究.E-mail:1056916156@qq.com 通信作者:张 宁(1992—),女,硕士,初级工程师.研究方向:交通建筑设计、TOD研究.E-mail:122737276@qq.com
(China Northwest Design and Research Institute Co. Ltd., Xi'an 710018, China)
Xi'an; train station; Danfeng gate; Line of sight analysis; Form desig
DOI: 10.15986/j.1006-7930.2022.06.019
西安火车站是中国铁路大动脉陇海线上的交通枢纽,1934年建成后,起着承东启西、贯通南北的重要作用,并于1990年新建了坐北朝南的现有火车站[1].近年来,随着城市规模的扩大和交通流量的增加,且火车站与大明宫丹凤门之间区域原为城市建成区与低层棚户区,交通组织混乱、棚户景观杂乱、对城市形象及大明宫遗址具有严重的负面影响[2].因此,西安市政府决定将西安火车站改扩建为南北双向入口,并结合大明宫遗址的丹凤门广场进行环境综合整治.
西安火车站改扩建项目占地面积约11万m2,总建筑面积331 713 m2,其中包括新建北站房和东配楼、改建南站房、增设高架候车厅和地下快速换乘通道等[3],见图1.
项目北临唐长安城大明宫遗址,位于遗产缓冲区内,北站房距丹凤门154 m.南临西安明城墙120 m,在既有南站房与解放门之间形成火车站南广场.作为两个城市大遗址注目之下的大型铁路枢纽,其总体布局、建筑体量、造型风格的设计既要展示现代交通建筑的风采,又必须与历史文化环境协调[4],见图2.
我国铁路站房变迁分为功能单纯的一代客运站、“南北开口高架候车”的二代客运站、无缝衔接式综合客运枢纽的三代客运站发展到站城融合的四代客运站[5].国内对铁路站房的研究大部分还是针对铁路客运站建筑设计中功能布局、更新改造设计、空间设计、相关设计策略的研究占据多数[6-10],针对站房形态的研究大多是应用类型学、符号学对铁路站房的地域性设计进行研究,但大多注重于对设计实践项目的介绍总结,针对性强,难成体系.专门应用视觉原理分析站房总体布局、建筑体量、整体风貌与形态景观等关系的研究较少.国外对铁路客运站在实践方面比我国快,但理论研究主要集中在对空间模式的探索和换乘效率的方面,对于其形态的研究较很少[11-14].
大明宫建于唐贞观八年,大明宫开创了“中轴对称、庭院布局、前朝后寝、三大殿制度、多重宫墙防卫”的宫殿建筑布置模式.2010年,西安市在大明宫原址建立大明宫国家遗址公园,规划面积约19.16 km2,核心区面积约3.2 km2,展示主要宫殿遗址、重现南北中轴线,被列入《世界遗产名录》[16].
丹凤门为大明宫的正门南门,北面为长600余米的御道正对含元殿,门前是宽达176 m的丹凤门大街.门上有高大的门楼,是出入宫城的主要通道,也是皇帝举行外朝大典的重要场所.2010年由张锦秋院士承担设计的丹凤门遗址博物馆,外观采用仿唐门阙建筑形式,以遗址本体保护展示为陈列主体,融合了建筑、科技、艺术等多元要素[16].
大明宫北起玄武门,向南至含元殿、宣政殿、紫宸殿三大殿为地势最高处,可眺望长安城、大雁塔及至终南山,是唐长安城、也是现今西安城的重要南北轴线.
西安明城墙是明代初年在唐皇城基础上修建防御工事,建国后因扩建火车站站前广场而拆除解放门.1983年陕西省和西安市人民政府对夯土古城墙进行全面修缮,但火车站广场处城墙一直未能连接.2004年明城墙断缺连接工程,修建了“中空外墙”三跨拱桥结构的解放门,将周长13.74 km的西安城墙全线连通,形成了由火车站、解放门、解放路、和平门至大雁塔的城市中轴线.
建成于20世纪90年代的南站房,位于南边的解放门与北边的丹凤门之间,包括主楼、西侧配楼、东侧配楼三个部分,东西长306 m,南北宽47 m,总建筑面积约38 000 m2,站房南广场针对解放门轴线.西安站改扩建拟改造南站房、通过跨越铁路线的高架候车厅、与新建北站房形成整体.
由此而来,既有南站房处于由解放门至大雁塔的明城轴线,明城轴线与唐城轴线向南交汇于大雁塔,但新建北站房与丹凤门之间出现了133 m的错位(如图3),这是总平面布置需要解决的关键问题.
由于丹凤门在唐城轴线,既有南站房在明城轴线,使得与之相对应向北延伸的北站房与丹凤门出现错位,将会导致两者之间在城市形态与空间上的视觉失衡.为此,必须通过合理的总平面布局、建筑形态设计、室外空间组织等策略,呼应和承接历史轴线、达到视觉平衡.
通过对北站房与丹凤门的轴线转换方案及空间领域感对比分析可见,(如图4)非对称实连接转换方案具有一定的转换效果、但仍不平衡,且空间领域感有冲突、对丹凤门视线有遮挡; 非对称虚连接转换方案空间领域感无冲突、对丹凤门视线无遮挡,但有严重的视觉失衡; 对称实连接转换方案视觉平衡效果好,但空间领域感严重冲突、对丹凤门视线有遮挡.
为此,经空间视觉平衡分析(如图5),可采用对称虚连接转换方案.以丹凤门为中心轴,在两侧分别设置东配楼与北站房,形成一主(丹凤门)两辅的品字形建筑群体组合,对丹凤门无视线遮挡,且让大明宫的主轴线得以强化.对称虚连接转换得到了良好的视觉平衡感和空间领域感,同时东配楼作为服务旅客的配套设施,也是交通枢纽功能的重要部分.
图5 东配楼对北站房的视觉平衡作用
Fig.5 The visual balance effect of the East Annex building on the north station building
(1)北站房
新建北站房东西长220 m、南北宽55 m,总建筑面积52 000 m2,主体为地上两层,地下三层.地下为停车库及设备用房,首层为售票厅、进站广厅、候车室、贵宾厅、办公室等,标高5 m的夹层为设备机房,标高10 m的二层为高架候车空间,辅助设置客服用房和预留二层进站,西侧还配备了综合监控、办公用房,标高14 m设置了空调机房及办公用房,标高18 m的夹层为预留商业功能.
(2)东配楼
建筑面积106 500 m2,建筑面宽为221 m×56 m.建筑主体西侧隔市政天桥与北站房对称,北侧为新建北广场.东配楼地下三层、局部两层,地上五层, 1~3层为铁路配餐库及旅客服务功能; 4~5层为铁路员工倒班公寓.地下1~2层为停车库; 地下为地铁进站厅、换乘通道及设备用房等.
(3)高架候车厅
新建高架候车厅是南站房与北站房的连接体,平面尺寸125 m×199 m,面积26 705 m2.楼面标高10 m,夹层标高18 m; 高架候车室坡屋面檐口标高28 m,屋脊高度36 m.
(1)人眼水平视觉特性
视度,指人眼可视角度的度数,双眼重合视域为124°,单眼舒适视域为60°.观察景物细节的水平视角为30°以内,观察景物整体的水平视角为60°以内,最佳水平视角为54°[17],见如图6(a).
视角极限,是人眼较为舒适观察景物的极限角度,约为水平230°,垂直150°.实际上,人眼视觉敏感区为10°、正确识别信息为10~20°、对动态景物的敏感识别为20~30°,当图像的水平视角为36°、垂直视角为20°时,就会有舒适的视觉临场感[18].
(2)看北站房视线分析
火车站由北站房和东配楼构成组群,视域宽度达488 m,最大视距154 m.因此,分析了具有控制性的丹凤门和广场中心两个视点,如图6(b).从表1的水平视角统计可见,由丹凤门看组群中部视线通廊的A2BA2和看站房单体的A1BA5均接近最佳视角; 看组群全貌的最大视角亦未超出极限视角.由广场中心看组群的水平视角较大、已接近或超出极限视角; 看站房的A1OA5符合观察单体的最佳视角,看站房中部主体的A2OA4符合观察局部的最佳视角.
(3)看丹凤门视线分析
丹凤门(遗址博物馆)由主体门楼和城墙两部分组成, 檐口高度24 m、屋脊高度33.44 m,视域宽度222 m.通过从中轴天街、站房中点和广场中心等三个视点的分析(如图6(c))及表1的水平视角统计可见,由中轴天街和站房中点看丹凤门主体时符合观察局部的最佳视角,看丹凤门全貌时接近观察整体的最佳视角.而由广场中心看丹凤门时水平视角偏大,表明广场南北方向的尺度偏小.
(1)人眼垂直视觉特性
根据人眼的视觉特性,观察建筑物的最佳效果取决于视点距离D与建筑高度H的关系[19].当观察建筑物细部时,D/H=1、垂直视角为45°为最佳; 当观察建筑物整体时,D/H=2、垂直视角为27°为最佳; 当观察建筑群体时,D/H=3、垂直视角为18°为最佳[20].
(2)按最佳视角确定站房高度
丹凤门是一个单体建筑,宜近距离观察其细部与整体,此时将看不到建筑屋顶,故其高度可按檐口h1=24 m,按观察整体的最佳视距D=2 h1=48 m,并以此确定最佳视点.
北站房与东配楼为建筑群体,设观察高度为H,则按观察建筑群体的最佳视距应为3H.站房与丹凤门的距离为154 m,故3H=154-48=106 m,H=35.3 m.取人的视点高度为1.6 m,则按最佳垂直视角确定的北站房与东配楼的实际高度应为H0=35.3+1.6=36.9 m(如图7).
(3)按文物保护要求确定站房高度
北站房和东配楼位于大明宫遗址保护的缓冲区,按照《西安历史文化名城保护条例》规定“环城路外侧红线以外的建筑高度,应当各以60 m距离为过渡区,从24 m以下向36 m以下、50 m以下递升.”根据用地要求及建筑高度控制规定,北站房采用由北向南升高,并充分开发利用地下空间(如图8).
图7 按最佳视角确定站房高度的垂直视线分析
Fig.7 Vertical line of sight analysis for determining the height of station building from the best perspective
图8 按文保要求确定站房高度的垂直视线分析
Fig.8 Vertical line of sight analysis for determining the height of station building according to the requirements of cultural protection
在分析建筑功能需求、主从地位关系、门户空间塑造、遗址保护要求及红线退让距离等多种因素的基础上,综合确定新建北站房及东配楼控制高度.北站房建筑高度24 m,夹层标高18 m.高架候车厅高度为33.5 m,中部金属屋面檐口高度为28 m,屋脊采光天窗顶部高度为36 m,两侧混凝土屋面女儿墙高度为23.5 m; 东配楼建筑高度为24 m,形式与北站房基本对称.进而,以建筑高度及比例关系为前提,协调建筑的立面与造型设计(如图9).
丹凤门遗址博物馆是周边的中心标志建筑,其屋顶形制采用唐代等级最高的庑殿顶,可从多方向的远近不同距离观看,因此,位于丹凤门周边的建筑群,应以从属地位的角色协调城市空间天际轮廓.
为此,新建站房采用控制高度、降低等级与简化形制等方法,将新建北站房及东配楼设计为平屋顶,高架候车室为等级最高的庑殿顶变形.从大明宫含元殿遗址模拟效果图可见,整体天际轮廓中正平和、气势庄重,更加体现出丹凤门的主体地位(如图 10).
为了解决西安站南北向的联系,连通大明宫与明城墙,加强站房与周边环境的融合,新建北站房和东配楼中心与丹凤门中心重合的虚轴,形成了一条丹凤门景观轴线,通过站台雨棚上方设置的景观市政通廊,使轴线正对丹凤门并跨越铁路车场,不仅增加了新的景观视角,且便南北广场两侧行人的通行.
这样的设计,不仅使火车站北广场与丹凤门很好的形成对景,也强化了西安站与大雁塔这一城市空间轴线(如图 11).
整体造型由一个大气舒展的屋顶引领,以现代而又充满西安特色的建筑形象.檐下建筑体块方正浑厚,兼备古城墙挺拔厚重的形象; 底部廊道的设计强化了建筑形象的导向性和序列感,充分的再现了唐代宫殿的前千步廊.立面采用挑空柱廊的手法形成与广场的过渡空间,同时也呼应千步廊的意向(如图 12).
通过对丹凤门主体色彩要素的提取,以赭石、青灰等低彩度暖色为基调,以体现历史元素的厚重色彩作为主色调.火车站主体建筑采用现代感强的材料,通过色彩对比强化建筑组群的主次序列关系(如图 13).
主体建筑外立面材质以麻黄色花岗岩材质柱廊、仿石铝板为主,两侧局部穿插浅灰色玻璃幕墙; 北站房及东配楼石材幕墙及铝板幕墙采用与丹凤门相近的色彩; 屋面采用深灰色铝镁锰板; 外饰深灰色镂空装饰块.
西安火车站处于唐大明宫丹凤门遗址博物馆和明城墙的对视之下,以丹凤门为中心轴,两侧布置北站房与东配楼形成对称虚连接转换的品字形建筑群体组合,可强化唐长安城历史轴线视线通廊.在丹凤门与火车站房的对视中,根据最佳水平视角可确定站房的平面尺度.通过垂直视线分析,确定北站房建筑高度24 m,高架候车厅高度为33.5 m,屋脊顶部高度为36 m,东配楼形式与北站房基本对称,进而确定新建北站房及东配楼为平屋顶,高架候车室为变形的庑殿顶.视线分析是大型公共建筑高度控制、屋顶形制、立面造型及色彩搭配等形态设计的有效方法.