探讨复杂环境下非典型地铁车站建筑设计

2022-05-20李卫超

工程建设与设计 2022年6期

李卫超

（中铁第六勘察设计院集团有限公司，天津 300308）

1 引言

一般而言，地铁车站建筑空间主要包括站厅、站台、公共区、设备区、出入口以及风道等，站台形式主要以岛式站台、侧式站台和岛侧混合式站台等形式为主，这种标准化的设计是目前国内地铁车站建筑设计的主流形式。然而在复杂环境下，标准化的地铁车站建筑格局无法实现，而非典型车站建筑设计的优势在于可以在满足地铁车站建筑基本功能的基础上，对地铁车站各部分建筑进行重构，从而形成特殊形态的地铁车站建筑格局[1]。非典型地铁车站建筑在结构以及形式上往往具有创新性与突破性，因此，能更好地适应较为复杂的环境。

2 工程概况

某地铁车站位于老城区，是4号线的中间站，也是4号线与1号线的换乘站。车站沿南北方向布置，位于历史文化街区保护范围，车站西南方向是基督教堂，属于保护性文物建筑，西北侧是医院。车站周边还有公园、中学等公共场所及建筑。

车站所处区域地下环境复杂，地质条件以花岗岩为主，少部分为素填土，同时，地下管网密集，有大量人防工程。此外，车站所处区域整体地势为南高北低、东高西低，最大高差达20 m以上，地势起伏变化较大，并且地下岩层硬度较高，整体施工难度较大。最为关键的是本车站轨面最大埋深达50 m，是本市埋深最大的地铁车站。受车站周边环境影响，车站位置无法进行调整，这使得地铁车站建筑设计受到了极大的限制。

3 设计思路

1）车站所处区域处于历史文化街区保护范围，该区域内建筑物密度较大，以居民区为主，存在多座保护性建筑，整体施工环境较为复杂。此外，由于本车站埋深较大，因此，车站主体部分可采用暗挖法进行施工，这样可以最大限度地保护地上建筑群，减小拆迁面积，避免对历史文化街区造成破坏。

2）进行车站出入口、风亭等附属建筑设计时，需要考虑换乘需求以及建筑工程量，可以尝试适当提升高度，同时，合理控制站厅层高度[2]。

3）由于站台层受竖向空间以及线路埋深等条件限制，与站厅层间高差较大，从控制风险角度而言，可以考虑采用分层开挖的方法。

4）地铁车站建筑内部布局要合理，尽可能控制车站整体建筑规模，确保各暗挖断面间结构净距合理，从而有效控制施工风险。

5）虽然车站所处区域为历史文化街区，但是地表建筑并非全部属于保护性质的建筑，也存在部分功能退化、残破不堪的居民建筑，因此，可以考虑将地表建筑改造工程与地铁车站建筑设计相结合，统筹规划，使其在整体风格上与历史文化街区保持一致，从而达到传承、延续历史文化的目的。

4 设计方案

4.1 车站主体设计

考虑到本车站所处区域地表建筑群密集，周围公共场所较多，地下管网复杂，同时，地质条件主要为花岗岩，施工场地相对有限，因此，在车站主体建筑设计上要充分考虑多种因素，不能按照标准化地铁车站的建筑形式进行设计。从车站主体建筑功能角度而言，由于本车站为4号线与1号线的换乘站，因此，在车站主体建筑设计中要考虑换乘关系以及换乘的便捷性，彰显“以人为本”的设计理念。

综合上述因素，将本车站设计为站厅、站台竖向分离的暗挖车站，站厅设计为标准化站厅，站台设计为分离式岛式站台。4号线站厅与1号线站厅的标高保持一致，使换乘通道处于同一平面，实现平行换乘，从而提高换乘舒适度及换乘效率。同时，这种设计可以避免因换乘通道过长所造成的空间压迫感，优化乘客体验。厅台间以车站两端竖向通道与斜通道相连接，斜通道内设置提升高度为19 m的扶梯。而由于站厅标高提升，可解决本车站因埋深过大导致出入口通道过深过长问题，缩短乘客出入车站距离，从而节省乘车时间[3]。本车站主体建筑的设计既兼顾了车站所处区域的实际情况，同时，充分考虑了换乘的便捷性与舒适感，不仅使车站主体建筑与周围环境相适应，也体现了人性化的设计理念。

4.2 车站出入口设计

地铁车站出入口的基本特征表现在3个方面，分别是标识性、适应性与开放性。所谓标识性，即地铁车站出入口必须具备鲜明特征，与周围建筑存在明显区别，乘客根据车站出入口外观能够快速识别出入口位置；适应性指的是车站出入口在整体风格上必须要与周边环境、建筑相协调，不能将其作为一个单体考虑；开放性指的是车站出入口必须有效联系地上空间与地下空间。基于地铁车站出入口这3个方面的特征，设计师在设计时必须综合考虑，在设计理念上要突出人性化，在设计风格上要彰显地域化，同时要合理确定车站出入口的位置、数量和宽度。下面进行具体分析。

4.2.1 出入口位置

根据GB 51298—2018《地铁设计防火标准》中强制性条文规定，每个站厅公共区应至少设置2个直通室外的安全出口。安全出口应分散布置，且相邻2个安全出口之间的最小水平距离不应小于20 m。换乘车站共用1个站厅公共区时，站厅公共区的安全出口应按每条线不少于2个设置。且应满足站厅公共区任一点至最近通道口的走行距离不超过50 m的要求。公共区的布置一般会按照总体要求全线统一，因此，出入口的间距位置往往在前期已经设定好了，而本项目属于非典型地铁车站，车站所处区域条件不允许按照标准化车站形式设计，经过综合分析考虑，最终确定本站相邻出入口间距设为75 m，公共区域至任意一个出入口的距离为37.5 m。

此外，规范规定车站出入口布置应与主客流方向相一致，且宜与过街天桥、过街地道、地下街、邻近公共建筑物相结合或连通。考虑到本车站邻近历史文化街区，游客众多，为有效疏散人流，决定在站厅内增设1条直接到达历史文化街区的出入口，并且在出入口通道内部增设了1个接口，接口直通历史文化街区内的商场内部。在车站外部出入口设计上，除历史文化街区外，考虑到周边还有医院、中学与公园，人流量比较大，因此在靠近医院、中学和公园的方向各设1个出入口。

4.2.2 出入口数量

根据GB 50490—2009《城市轨道交通技术规范》要求，车站出入口设置应满足进出站客流和应急疏散需要，并设置不少于2个直通地面的出入口。一般来说，若车站埋深较小，则车站出入口数量至少为4个，部分郊区站点或者人流量较小的车站可以酌情减少1～2个；如果车站周围存在高铁站、火车站、汽车站、大型商业、医院、公园等人流量较大的公共设施时，可以酌情增加出入口数量。本车站首先埋深较大，其次，周边设有医院、公园、学校以及历史文化街区等人流量较大的公共活动空间，因此，设计5个出入口，以满足人流集散要求。

4.2.3 出入口宽度

根据GB 50157—2013《地铁设计规范》要求，车站每个出入口的宽度应按远期或者客流控制期分项设计客流量乘以1.1～1.25不均匀系数计算确定。

一般来说，地铁车站出入口宽度不小于2.4 m，大小则需要根据人流量进行计算，目前，关于地铁车站出入口宽度尚无相应计算公式，因此，在本项目设计中参考GB 50016—2014《建筑设计防火规范》与GB 50098—2009《人民防空工程设计防火规范》中关于出入口楼梯的宽度进行计算：

式中，W为出入口宽度，m；A为车站建筑面积，m2；B为疏散人数换算系数，本项目中取0.56；D为每100人疏散宽度指标，m/100人，本项目中取0.75。

经过计算，本项目中在历史文化街区、公园、医院以及学校4个方向的车站出入口宽度设计为4.5 m，剩余1个出入口宽度设计为3.0 m。

4.3 风亭设计

4.3.1 风亭数量以及布置

地铁车站风亭根据功能划分主要有新风亭、排风亭以及活塞风亭3种，一般双活塞系统常规地铁车站需要设置1座新风亭、1座排风亭以及2座活塞风亭；而单活塞系统常规地铁车站需要设置3种风亭各1座。本项目属于双活塞系统地铁车站，因此，车站风亭设计为1座新风亭、1座排风亭以及2座活塞风亭。根据车站风亭的类型，主要将其划分为低风亭、高风亭、与物业结合的风亭以及与车站出入口结合的风亭。在本项目中采用的是高风亭设计，将4座风亭分别布置于历史文化街区、公园、医院以及学校4个方向，其优势在于占据空间较小，四面出风，适合人流量较大区域，并且还可以和低风亭结合使用，后期维护也较为便捷。

4.3.2 风亭外观设计

风亭在功能上具有一定的特殊性，不适用互动式设计，因此，一般采用消隐式与强调式两种设计手法对风亭进行处理。其中，以消隐式风亭最为常见，一般多用于低风亭处理，这主要是由于地铁车站风亭作为车站地面附属设施之一，可能会影响到地面交通、绿化，而且风格上也很难与周围环境相协调，而消隐式设计多采用绿化带等措施将风亭遮挡起来，以起到隐蔽效果。强调式风亭设计方法主要是对风亭外观进行装饰，使其独立成景，与周围环境、建筑有机融合，比如，在风亭表面增加灯光照明设备、表皮装饰等，这种设计手法适用于高风亭。

在本项目中，由于风亭采用了高风亭设计，因此，运用强调式处理方法进行风亭外观设计，将风亭外表装饰为富有几何美感的树枝状，并设置灯光照明设备，夜晚时风亭可以成为一道独特的风景，同时能起到车站标识作用。

4.4 设备管理用房设计

由于本车站是4号线和1号线的换乘站，在设备管理用房设计上不同于标准化车站设备用房设计。一般来说，地铁换乘站设备用房设计根据公共区换乘形式的区别主要有两种模式：（1）两线车站同期建设，共用站厅时的设备区设计，从整体结构上而言两线设备区联系较为紧密；（2）两线车站各自独立设计，站厅间以通道连接，这种换乘形式的车站设备区整体结构相对独立。本站采用的是独立站厅设计，有4号线与1号线2个站厅，因此，设备用房设计要按照2座车站独立设计设备管理用房。车站设备管理用房具体配置见表1。