严寒地区地铁车辆基地建筑设计

2019-01-15□文/孙靓

天津建设科技 2018年6期

□文/孙靓

车辆基地是地铁建设中重要的组成部分，一般投资在4亿～8亿元人民币，占工程总投资的4%～8%，是地铁建设的主要控制环节之一[1]。

1 工程概况

新建呼和浩特市城市轨道交通1号线一期工程三间房大架修车辆基地位于呼和浩特市土默特左旗区域内，鄂尔多斯西街以南、京包铁路以东、呼准铁路（西二环快速路）以西，三间房地区中间地块内，占地约2.41 hm2，总建筑面积12.5万m2。根据1号线布局及功能定位，三间房大架修车辆基地功能定位为路网性大架修段。

2 工程重难点

根据呼和浩特地区文化特征，从场地、气候、自然条件和都市文脉中思考、设计，地域性建筑的微气候设计方法成为本工程场地设计特点。通常地铁车辆基地工程被锁定在了一个牢不可破的方案模式中，未曾改变也不可改变[2]，因此如何将地域文化特征恰当运用在建筑立面，成为本工程设计重难点之一；而满足人体活动的舒适性与安全性以及防水构造等细节设计成为本工程设计的另一个重难点。

呼和浩特市属典型的蒙古高原大陆性气候，四季气候变化明显，年温差大，日温差也大。春季干燥多风，冷暖变化剧烈；夏季短暂、炎热、少雨；秋季降温迅速，常有霜冻；冬季漫长、严寒、少雪。极端最低气温在－41.5℃。在这种特殊气候条件下，车辆基地的选址与外部环境设计显得尤为重要与关键，车辆基地设计，应贯彻节约用地、节约能源和资源的方针[3]。

3 场地设计

3.1 建筑选址

尊重气候条件，为避免冬季冷空气在凹地形成建筑物的“霜洞”效应，经过实地踏勘，选址在一片现状较为平坦的农田内，周边无高层建筑，多为一层砖房，125 m以外有6层砖混结构住宅小区。

为使车辆基地建筑群避免外来因素干扰而增加负荷，尽量少受辐射干扰，车辆基地用地范围边线距离西侧京包铁路最近点为200 m，距离东侧呼准铁路560 m。

3.2 外部环境设计

位址选定后，研究其微气候特征，通过合理的外部环境设计来改善既有的微气候环境，创造建筑节能的有利环境。

3.2.1 场地风环境

场地良好的风环境可以通过建筑规划布局来实现，利用风压、热压产生的空气流动带走室内热量，是有效的降温方式，改善空气品质又降低空调能耗。

呼和浩特市属于严寒地区，综合考虑冬夏两季的舒适性，建筑群体布局采用错列式布局，左右错开，既保证夏季良好的通风，又在冬季阻挡寒风侵入建筑群。根据车辆基地特有的功能需求，建筑群体分为三部分：生活办公区、大型检修区、辅助生产区。

生活办公区包含综合楼、培训中心及职工之家，由于出入口布局与场地限制等因素，三个单体的布局形成封闭式。生活办公区东侧留出43 m开敞空间；打破了封闭空间布局，风的出口小、流速减弱的状况，使生活办公区周边降低大量的负压，利于自然通风。大型检修区中两个大体量单体，即停车列检库与联合检修库左右错列布置，符合场地风环境要求。辅助生产区受工艺流程特定要求，工程车库、材料棚、物资总库及蓄电池间分散布置，类似自由式布置，既保证夏季良好的通风，又在冬季阻当寒风侵入建筑群。总体布局三组建筑群体分散布置，相当于增大了建筑距离，可以减弱风速的衰减。

冬春季多大风，用地范围线内退3 m设置实体围墙。围墙的布局不仅起到界定用地范围的作用，而且起到充分阻挡冬季的寒风和春季的风沙作用，建筑避风节能效果极为显著。

3.2.2 绿化环境调节微气候

由于呼和浩特地区冬季漫长且雾霾天气出现频率高，因此良好的绿化环境是车辆基地总图设计重要环节。

三间房车辆基地因其特定的功能定位，段内无法种植大面积高大乔木，否则车辆入段遮挡司机视线；场地内大面积的股道用地无绿化，也无任何遮阳构筑物，这种特殊的场地形式如果不进行必要的绿化设计必定会产生夏季“热岛”现象。因此在建筑单体周边种植灌木，厂区道路两侧种植乔木，采用常绿植物做成风障，设置在建筑物的冬季迎风面，使风速降到原来的30%。

结合海绵城市设计理念，段内分散设置雨水调节池，生活办公区设置2处，预留用地南侧设置1处，辅助生产区设置4处，共计7处；满足城市接驳条件下，自行消纳雨水。调节池结合景观设计，为调节车辆基地内微气候起到不可或缺的作用，同时通过“景观式办公”的全新理念，营造了高效率、高舒适度的办公空间，激发员工的工作积极性和设计创作的热情。见图1。

3.3 建筑总布局

三间房车辆基地为尽端式车辆段，整个车辆基地既要满足工艺流程又要按功能分区布置，满足生产的使用要求及办公和生活的需要；生产区和办公生活区的布置力求分区明确、布局合理、联系方便简捷；整个基地由于用地面积较大，设置3个对外出入口，区域内有环状道路供消防与物资车、救援车及人员使用。

由西向东主要设置综合楼及培训中心、职工之家三个单体布置在基地的西北角并在培训中心西南角设置一处对外出入口；职工之家东侧设置停车列检库，与停车列检库平行的洗车库及镟轮库平行布置在基地北侧，联合检修库平行停车列检库布置在基地的南侧；基地的东南角布置工程车库、材料棚、蓄电池间及物资总库，物资总库北侧靠近咽喉区设置信号楼，方便对咽喉区进行监控和嘹望。另外为方便物资进出库，在物资库南侧设置第二处对外出入口；线路咽喉区，基地东北侧设置混合变电所、试车线用房、废水处理站等配套设备房间，在线检测棚东侧设置第三处对外出入口。房屋间距除满足防火间距要求外，兼顾考虑景观绿化美观要求。基地主干道道路宽度7 m，基于交通运输、敷设管道、消防通道的要求。见图2。

4 停车列检库建设计

停车列检库主要功能是负责车辆的停放，对运用车辆的技术检查及一般故障的临时处理，车内清扫、定期消毒等。列检库主体地上一层，局部二层，总建筑面积约28 695 m2，建筑高度11.70 m，库区屋面最大跨度30 m；排架结构体系，局部二层为框架结构体系，大库屋面采用钢骨架轻型屋面板，楼面采用现浇梁板；建筑结构设计使用年限50 a，火灾危险等级为戊类。

停车列检库采用尽端式布置形式，共设34列位，其中17个列检列位，17个停车列位。整个建筑体总长276.76 m、宽24.66 m。当建筑物沿街道部分的长度＞150 m或总长度＞220 m时，应设置穿过建筑物的消防车道[4]。由于长度过大，无法满足消防救援要求，因此在列检列位与停车列位之间设置一道消防通道。边跨办公房间为信号、通信、工艺检修设备房间及办公房间组成，除设置直通室外的出入口，均设置通往库区防火门（边跨房间与大库为两个不同防火分区）。

停车列检库的总体设计以地域特色为主，呈现蒙古历史建筑的记忆，采用钢骨架轻型屋面板、实墙窄窗的设计手法且使用极其富有民族特点的元素，使得整个建筑厚重之外更富有亲和力，充分尊重呼市地区独特的气候环境和地域文化，表达既有当代时代特征，又蕴含地域特色的工业建筑新形象。见图3。

图3 檐口女儿墙局部

5 细节设计

5.1 检查坑深度确定

三间房车辆基地设计初期就将一些细节设计优先考虑，比如人体尺寸的应用。列检列位设置柱式检查坑，文献［3］要求柱式检查坑深度：钢轨内侧宜为1.3～1.5 m，钢轨外侧宜为1.1 m。大部分地铁车辆基地无论是停车列检库还是联合检修库，检查坑深度均设置1.4 m便可满足功能需求。但是，内蒙人相比较其他民族骨架较宽，身材魁梧，结合人体活动的舒适性和安全性要求；另外考虑到检查坑内为受限作业空间，受限空间设计应当从实际的作业及活动的需要和特点出发，考虑体位、姿势及肢体的各个方向活动范围，考虑实用工具的空间[5]，检查坑内还兼具通道的作用，综合以上因素，三间房车辆段检查坑深度采用1.5 m的尺度。见图4。

5.2 屋面天窗与天沟位置确定

停车列检库屋面采用钢骨架轻型屋面板材，根据其屋面板版型特点，对屋面的天窗与天沟的定位提出了更细致的要求。通常情况下，库房采用钢筋混凝土框架体系，在这一体系下，天沟与天窗的定位更多的是满足功能与建筑外立面要求即可。结合实际情况，建筑专业与结构专业共同商定，将屋面板选型确定为板长6 m、宽1.5 m，屋面板尺寸确定后，天窗的位置除了满足使用功能要求，天窗宽度也随之确定下来，天窗宽度与屋面板同宽，这样一来，无论是施工难度、防水做法都能更好的处理，不会出现由于天窗宽度过大或过小，需要现场切割屋面板，增加施工难度。天沟位置的确定需要结合屋面板排布考虑，可将天沟附近的屋面板宽度调整为1.2 m，满足天沟雨水流量要求。