狭窄用地空间下与环境共生的京张高铁清河站设计创新

冯小学

(中铁工程设计咨询集团有限公司建筑工程设计研究院，北京 100055)

1 设计概况

清河站是京张高铁的第二站，冬奥会的起始站，北京七大综合交通枢纽之一[1]，担负着京张高铁普速及部分高铁的始发终到功能，是京张高铁的控制性工程[2]。清河站位于北京市海淀区，是集国铁、市郊铁路、既有地铁13号线、规划地铁昌平南延线及19号支线、市政配套等于一体的综合交通枢纽。

2 清河站周边现状、制约因素及设计方法

2.1 周边现状

清河站用地位于北京市海淀区清河街道境内，五环路以北，小营西路与安宁庄北路之间，距离北京北站11 km。清河站为原址新建，周边社区成熟，现状路网交通压力大。其西侧紧邻运营中的地铁13号线及京新高速公路，东侧紧邻规划道路站东街、现状办公及住宅区，用地狭长、空间局促。

2.2 制约因素

清河站周边既有高速公路、轨道交通、办公、住宅等诸多因素对清河站的设计带来极大的制约与挑战。

(1)既有京新高速公路G7

京新高速公路位于清河站的正西侧，横贯于站前西广场，宽度约为40 m，桥下净高约3 m，是西侧进站人流及乘坐地铁人流的必经之路，对车站流线、广场景观及站房形象等都产生直接影响。京新高速公路桥下现状见图1。

图1 京新高速公路桥下现状

因此，如何充分利用土地，在有限的空间内形成畅通、舒适的站前广场，创造良好的站房形象；怎样与运营的京新高速公路衔接，创造良好的外部交通接驳方式，减少清河站周边城市道路的交通压力，与城市良好的沟通与衔接是设计思考的重点之一[3]。

(2)既有轨道交通13号线

既有轨道交通13号线在清河站区域为高架线路，紧邻清河站西侧，其北侧为西二旗站(地面站)，南侧为上地站(地面站)，现状客流非常大。根据清河站客运及地铁需求，13号线在清河加站与规划地铁昌平南延、19号支线一起服务于清河高铁及居民日常出行。

地铁13号线加站方案，首先考虑在原线路旁加站。受曲线段及转弯半径的影响，加站位置受限，只能设置于清河站西北侧高架线路旁。地铁13号线原高架线路加站示意见图2。此方案优点是线路不动，仅考虑增设高架站房及与规划地铁、高铁间的联系通道即可；缺点是增设站房与高铁站房及规划地铁距离较远，换乘距离长且动线复杂[4]。

图2 地铁13号线原高架线路加站示意

因此，如何将运营中的地铁13号线与清河站房有机结合，构建高效便捷的换乘体系，减小3条地铁间、地铁与国铁间的换乘距离，提高出行效率是设计思考的另一重点。

(3)既有办公及住宅建筑

清河站东侧紧邻现状办公及住宅，中间仅有20 m宽的规划道路与代征绿地相隔，因此，如何将大体量的站房与周边建筑相融合，减小清河站的建设对既有建筑带来的压迫感是设计需要解决的难题之一。

(4)“割裂”的城市空间现状

清河站现状用地被既有京新高速公路、既有轨道交通13号线及原有铁路站场完全打断，形成了割裂的城市空间局面，东西两侧主要靠用地南侧的下穿京新高速斜拉桥[5]连通，通行极为不便，被称为“设站条件最差的车站”。清河站割裂的城市空间现状见图3。

图3 清河站割裂的城市空间现状

因此，如何将割裂的城市空间进行“织补”，实现东西两侧居民的自由通行、与周边建筑及环境融为一体，实现“畅通融合”的建设理念是设计需要思考的另一难题。

2.3 设计策略及方法

通过分析如何充分利用既有条件，实现与既有城市交通的高效衔接与利用，将“不利”因素转化成“积极”因素，在现有狭窄用地空间内探求高铁车站的最佳设计方案，实现国铁、地铁、市政交通等多种交通方式的高效换乘[6]；将割裂的城市空间“织补”起来，使车站与城市有机相融，是清河站设计的主要设计策略[7-8]。具体设计方法如下。

(1)采用与既有高速公路直接相连并充分利用桥下空间的设计方法，实现“站”与“城”的畅通融合。

高铁车站作为城市重要交通枢纽之一[9]，是城市对外交通的集散点及城市内部多种交通形式集中的关键点，其与城市各交通方式的衔接方式尤为重要。车站与城市进行合理高效的交通衔接是实现大量客流快速集散、提升城市交通系统运行效率的必要保证。因此，充分利用G7桥下方空间，实现功能融合，提高土地使用效率，并将车站外部交通与G7直接连接，形成独立、畅通的外部交通体系，提高交通效率是本工程设计方法之一。

(2)采用既有轨道交通落地与国铁站场并场设计的方法，实现多种交通方式的高效换乘，有效解决了既有高架轨道交通与其他轨道交通及站房之间换乘距离过长和空间低效的问题。

城市轨道交通具有安全高效、车次频、运量大的特点，在与轨道交通衔接的高铁站房中，轨道交通的平均客流分担率远远大于其他交通[10]。清河站作为综合交通枢纽，除实现铁路客运功能外，满足轨道交通功能，实现居民的日常高效出行也是非常必要的，对整合社会资源，提高城市运营效率等方面也起到积极作用。因此，在清河站3条地铁间、地铁与国铁间构建高效便捷的换乘体系是清河站设计的重点和难点之一[11-13]。

(3)寻求狭窄用地空间下建筑与结构一体化设计方法，实现建筑空间、造型与结构的一体化设计，达到建筑与环境的完美融合。

建筑是功能、结构、形象等因素所决定的复合体。建筑本身的功能是解决现实条件与自然环境之间的冲突，提供一个从事特定行为的人工环境。日趋标准化的车站站型和旅客流线无可避免地造成了部分车站建筑形体设计的高度相似，而以立面效果出发的设计往往忽视与建筑内部空间的联系。清河站通过充分分析周边限制因素，立足“重结构、轻装修”的绿色设计理念，强化结构逻辑与建筑形态、空间的协调共生，进而塑造出个性鲜明、内部空间与建筑形态有机融合的全新车站空间形态。

3 与既有高速公路直接相连并充分利用桥下空间的设计方法

3.1 与京新高速公路直接相接，形成“南进南回，北来北往”的外部交通方案，减小区域交通压力

根据功能需求，清河站南北两侧设置高架落客平台，主要承接北京主城方向及清河周边区域小汽车、出租车客流，旅客落客后可直接进入高架候车厅内候车[14]，清河站外部交通接驳方式见图4。

图4 清河站外部交通接驳方式

根据清河站客流及客运结构分析，大部分客流来自于北京主城区方向，即从清河站南侧进入。经分析，北京城区开车来的客流大部分会经行京新高速公路，包括奥运期间流线亦是从奥运村到北五环再到京新高速公路，最后到达清河站。因此，京新高速公路与清河站高效衔接是非常重要的。故将南侧落客平台作为主要落客平台使用，与京新高速直接相连，即从京新高速出京方向新建匝道直接到达清河站南落客平台，落客以后，小汽车不用到达城市道路，可直接通过京新高速进京方向的新建匝道直接返回北京主城区，出租车则可以到达地面出租车场。北侧落客平台作为次落客平台使用，承接清河站周边区域客流，设双向匝道与东侧城市道路站东街相连。且在清河站东侧设有南北落客平台的连接通道，作为应急及从北至南出租车专用。

这种“南进南回、北来北往，与既有高速公路直接相接，不到达城市地面道路”的设计方法，不仅有效提高清河站远距离旅客到达及离开的出行效率，同时有效减少了因清河站的建设给周边区域造成的交通压力。

3.2 利用既有高速公路下方空间，营造“高速公路桥-半下沉广场-地面入站”的新型旅客流线方式

清河站处于大量产业园区的中心地带，高铁、地铁的大量地面人流均来自于东西两侧的产业园及办公住宅区。通过“下沉广场+地下通廊”的设计模式，“织补”被“割裂”城市，实现了城市空间的连续，“站”与“城”的融合。

为此，采用了将西广场局部下沉的处理方案，增加京新高速桥下净高，减小桥下空间压抑，舒适度差带来的弊端，营造了“高速公路桥-半下沉广场-地下入站”的新型旅客流线方式。西侧人流穿过京新高速下方进入清河站，见图5。桥下人流畅通的同时，京新高速桥亦成为清河站站前广场一道“遮阳、避雨、挡雪”的天然屏障，大大提高了广场的环境舒适性，广场下沉处理后的京新高速下方空间见图6。值得注意的是，下沉广场高程的确定是设计关键点，要综合考虑下沉广场区域排涝能力、广场下沉后对京新高速桥的运营安全评估等因素。

图5 西侧人流穿过京新高速下方进入清河站

图6 广场下沉处理后的京新高速下方空间

东广场因空间狭小，采用立体交通的设计手法，利用有限的道路空间，形成地下广场、地面广场及空中人行天桥的三层立体交通与东部城区完美结合。

4 既有轨道交通落地与国铁站场并场的设计方法

将13号线区间高架线路改造，东移落地与铁路站场并场设计，实现了既有轨道13号线与规划地铁、国铁、小汽车、公交的高效衔接等诸多设计意图，地铁13号线改线与国铁站场并场设计示意见图7。

图7 地铁13号线改线与国铁站场并场设计

采用地铁13号线落地与铁路站场并场设计的方式优点如下。

(1)该设计实现了土地集约化、最大利用化，将13号线原线路空间释放出来，与站房统筹规划，融合设计，提高土地利用率[15]。

(2)实现了地铁与国铁的“零换乘”，大大缩短了3条地铁间、地铁与国铁间的换乘距离，提高了出行效率。改造后13号线轨道及站台与国铁站场并行设于地面层，规划地铁昌平南延、19号支线轨道及站台设于站场下方的地下二层，中间地下一层设3条地铁的换乘厅、铁路进站及出站厅等，流线简洁、高效，实现了各功能空间高效换乘，解决了13号线加站带来的换乘距离过长的问题[16]。

(3)为实现国铁、地铁、市郊铁路安检互认创造了条件。3条地铁的换乘厅、国铁进站厅、铁路快速进站厅、市郊铁路进站厅、铁路出站厅设于地下一层的一个大空间中，做到各空间直接相邻或相对相邻，为国铁、地铁使用一套安检系统创造了条件[17-19]。

5 狭窄用地空间下建筑与结构一体化的设计方法

清河站房设站定位考虑的3个要素分别为：满足西侧主站厅空间最大化；站房尽量靠近站台中心线；满足连接东西广场的城市步行通道。清河站设站位置位于京新高速公路、地铁13号线与铁路站场间形成弧线区域内，该区域形状狭窄、面积紧凑，见图8。清河站站房定位分析时，为最大化利用有限场地，将主站房设于弧线空间最大处、站场偏南侧位置，以尽量减小既有交通设施对站房的影响。考虑站房功能与结构功能的契合，将大跨度空间、结构与狭窄用地条件统筹考虑，在竖向空间利用、站房造型及立体交通方面，解决用既有高速公路、既有城市轨道交通和既有建筑形成的狭窄用地条件下站房设计问题，充分实现土地与空间的高效利用。一体化设计包含如下内容。

图8 清河站站房定位分析

(1)“A”形结构柱与站房空间的融合

考虑清河站站房距离京新高速公路较近，为实现与京新高速的安全距离，将“A”形柱作为建筑结构承重柱，“A”形柱上部收缩解决上述的安全距离问题。同时，柱底部大空间解决人流集散的功能需求，实现了地下、地上站房进站、候车等多种功能空间的连通。在结构与建筑造型一致方面，“A”形柱西侧支腿倾斜角度与建筑倾斜角度相吻合，巧妙地将结构构件融合于建筑立面，为结构体系提供了有效的抗侧力支撑及竖向支撑，实现了建筑功能、结构需求和建筑造型的高度统一。进站厅“A”形柱空间效果见图9。

图9 清河站进站厅A型柱空间效果实景

(2)曲面屋顶结构与西高东低的屋顶造型融合

从造型角度，清河站站房采用西高东低的屋面造型，结合倾斜“A”形柱，西侧立面仰倾，悬挑的大屋檐及简化的斗拱，形成独特的立面特色。同时，西高东低的形态使得旅客候车的同时，能看到西侧优美的西山景色，形成良好的视线景观，增加了候车厅的舒适度。高速公路出京方向的清河站见图10。

图10 京新高速公路出京方向的清河站

另一方面，设计中将屋面西侧抬高，目的也是解决站房与现状建筑距离过近造成的压抑及高速公路对站房造成的不利影响；而将东侧屋面降低，也减小了站房对既有办公、住宅等带来的压抑感。图11为清河站独具特色的屋面造型。

图11 清河站独具特色的屋面造型

(3)多元化钢结构支撑柱与内部空间的融合

设计中结合清河站站房立面及内装修效果，建立了一种由多种形式钢结构支撑柱(“A”形柱、“Y”形柱、直柱)和悬链形屋面梁组合的新型站房结构，实现了“建筑造型、内部空间、结构受力”的高度统一[20]。清河站高架候车大厅实景见图12。

图12 清河站高架候车大厅

“A”形柱巧妙分解既有高速公路的不利因素，与建筑造型、功能需求、结构受力相结合，形成站房竖向联系空间；“Y”形柱为120 m进深的候车厅提供支撑作用的同时，创造了宽敞舒适的使用空间，丰富了室内视觉效果；悬链形主桁架梁不仅与建筑的室内外造型相呼应，同时避免二次结构找型导致造价增加及施工难度提高。通过3种柱型的结合，使车站造型、内部空间与结构形成一致，简洁、明快而富有特色。

6 结语

随着城市化进程的进一步加快、土地资源的紧张及高速铁路网的不断加密，在狭窄用地空间内设置车站的几率越来越高，因此，探讨在狭窄用地空间下与环境共生高铁站房设计方法尤为必要。

本文立足于京张高铁清河站的工程实践，通过对清河站周边现状、既有轨道交通、高速公路、办公及住宅区等制约因素进行分析，提出狭窄用地空间下与既有高速公路直接相连并充分利用桥下空间的设计方法，以实现 “站”与“城”的畅通融合和功能融合；提出既有轨道交通落地与国铁站场并场设计的方法，以实现多种交通方式的高效换乘；寻求狭窄用地空间下建筑与结构一体化的设计方法，以实现建筑功能、空间、造型与结构的一体化的设计策略及方法，最终达到车站节约土地资源、创造良好站房空间并与环境共生的目的，研究成果为类似工程起到一定的借鉴作用。