嚴(yán)寒地區(qū)地鐵車輛基地建筑設(shè)計

□文/孫 靚

車輛基地是地鐵建設(shè)中重要的組成部分，一般投資在4億～8億元人民幣，占工程總投資的4%～8%，是地鐵建設(shè)的主要控制環(huán)節(jié)之一[1]。

1 工程概況

新建呼和浩特市城市軌道交通1號線一期工程三間房大架修車輛基地位于呼和浩特市土默特左旗區(qū)域內(nèi)，鄂爾多斯西街以南、京包鐵路以東、呼準(zhǔn)鐵路（西二環(huán)快速路）以西，三間房地區(qū)中間地塊內(nèi)，占地約2.41 hm2，總建筑面積12.5萬m2。根據(jù)1號線布局及功能定位，三間房大架修車輛基地功能定位為路網(wǎng)性大架修段。

2 工程重難點(diǎn)

根據(jù)呼和浩特地區(qū)文化特征，從場地、氣候、自然條件和都市文脈中思考、設(shè)計，地域性建筑的微氣候設(shè)計方法成為本工程場地設(shè)計特點(diǎn)。通常地鐵車輛基地工程被鎖定在了一個牢不可破的方案模式中，未曾改變也不可改變[2]，因此如何將地域文化特征恰當(dāng)運(yùn)用在建筑立面，成為本工程設(shè)計重難點(diǎn)之一；而滿足人體活動的舒適性與安全性以及防水構(gòu)造等細(xì)節(jié)設(shè)計成為本工程設(shè)計的另一個重難點(diǎn)。

呼和浩特市屬典型的蒙古高原大陸性氣候，四季氣候變化明顯，年溫差大，日溫差也大。春季干燥多風(fēng)，冷暖變化劇烈；夏季短暫、炎熱、少雨；秋季降溫迅速，常有霜凍；冬季漫長、嚴(yán)寒、少雪。極端最低氣溫在－41.5℃。在這種特殊氣候條件下，車輛基地的選址與外部環(huán)境設(shè)計顯得尤為重要與關(guān)鍵，車輛基地設(shè)計，應(yīng)貫徹節(jié)約用地、節(jié)約能源和資源的方針[3]。

3 場地設(shè)計

3.1 建筑選址

尊重氣候條件，為避免冬季冷空氣在凹地形成建筑物的“霜洞”效應(yīng)，經(jīng)過實(shí)地踏勘，選址在一片現(xiàn)狀較為平坦的農(nóng)田內(nèi)，周邊無高層建筑，多為一層磚房，125 m以外有6層磚混結(jié)構(gòu)住宅小區(qū)。

為使車輛基地建筑群避免外來因素干擾而增加負(fù)荷，盡量少受輻射干擾，車輛基地用地范圍邊線距離西側(cè)京包鐵路最近點(diǎn)為200 m，距離東側(cè)呼準(zhǔn)鐵路560 m。

3.2 外部環(huán)境設(shè)計

位址選定后，研究其微氣候特征，通過合理的外部環(huán)境設(shè)計來改善既有的微氣候環(huán)境，創(chuàng)造建筑節(jié)能的有利環(huán)境。

3.2.1 場地風(fēng)環(huán)境

場地良好的風(fēng)環(huán)境可以通過建筑規(guī)劃布局來實(shí)現(xiàn)，利用風(fēng)壓、熱壓產(chǎn)生的空氣流動帶走室內(nèi)熱量，是有效的降溫方式，改善空氣品質(zhì)又降低空調(diào)能耗。

呼和浩特市屬于嚴(yán)寒地區(qū)，綜合考慮冬夏兩季的舒適性，建筑群體布局采用錯列式布局，左右錯開，既保證夏季良好的通風(fēng)，又在冬季阻擋寒風(fēng)侵入建筑群。根據(jù)車輛基地特有的功能需求，建筑群體分為三部分：生活辦公區(qū)、大型檢修區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)。

生活辦公區(qū)包含綜合樓、培訓(xùn)中心及職工之家，由于出入口布局與場地限制等因素，三個單體的布局形成封閉式。生活辦公區(qū)東側(cè)留出43 m開敞空間；打破了封閉空間布局，風(fēng)的出口小、流速減弱的狀況，使生活辦公區(qū)周邊降低大量的負(fù)壓，利于自然通風(fēng)。大型檢修區(qū)中兩個大體量單體，即停車列檢庫與聯(lián)合檢修庫左右錯列布置，符合場地風(fēng)環(huán)境要求。輔助生產(chǎn)區(qū)受工藝流程特定要求，工程車庫、材料棚、物資總庫及蓄電池間分散布置，類似自由式布置，既保證夏季良好的通風(fēng)，又在冬季阻當(dāng)寒風(fēng)侵入建筑群?？傮w布局三組建筑群體分散布置，相當(dāng)于增大了建筑距離，可以減弱風(fēng)速的衰減。

冬春季多大風(fēng)，用地范圍線內(nèi)退3 m設(shè)置實(shí)體圍墻。圍墻的布局不僅起到界定用地范圍的作用，而且起到充分阻擋冬季的寒風(fēng)和春季的風(fēng)沙作用，建筑避風(fēng)節(jié)能效果極為顯著。

3.2.2 綠化環(huán)境調(diào)節(jié)微氣候

由于呼和浩特地區(qū)冬季漫長且霧霾天氣出現(xiàn)頻率高，因此良好的綠化環(huán)境是車輛基地總圖設(shè)計重要環(huán)節(jié)。

三間房車輛基地因其特定的功能定位，段內(nèi)無法種植大面積高大喬木，否則車輛入段遮擋司機(jī)視線；場地內(nèi)大面積的股道用地?zé)o綠化，也無任何遮陽構(gòu)筑物，這種特殊的場地形式如果不進(jìn)行必要的綠化設(shè)計必定會產(chǎn)生夏季“熱島”現(xiàn)象。因此在建筑單體周邊種植灌木，廠區(qū)道路兩側(cè)種植喬木，采用常綠植物做成風(fēng)障，設(shè)置在建筑物的冬季迎風(fēng)面，使風(fēng)速降到原來的30%。

結(jié)合海綿城市設(shè)計理念，段內(nèi)分散設(shè)置雨水調(diào)節(jié)池，生活辦公區(qū)設(shè)置2處，預(yù)留用地南側(cè)設(shè)置1處，輔助生產(chǎn)區(qū)設(shè)置4處，共計7處；滿足城市接駁條件下，自行消納雨水。調(diào)節(jié)池結(jié)合景觀設(shè)計，為調(diào)節(jié)車輛基地內(nèi)微氣候起到不可或缺的作用，同時通過“景觀式辦公”的全新理念，營造了高效率、高舒適度的辦公空間，激發(fā)員工的工作積極性和設(shè)計創(chuàng)作的熱情。見圖1。

3.3 建筑總布局

三間房車輛基地為盡端式車輛段，整個車輛基地既要滿足工藝流程又要按功能分區(qū)布置，滿足生產(chǎn)的使用要求及辦公和生活的需要；生產(chǎn)區(qū)和辦公生活區(qū)的布置力求分區(qū)明確、布局合理、聯(lián)系方便簡捷；整個基地由于用地面積較大，設(shè)置3個對外出入口，區(qū)域內(nèi)有環(huán)狀道路供消防與物資車、救援車及人員使用。

由西向東主要設(shè)置綜合樓及培訓(xùn)中心、職工之家三個單體布置在基地的西北角并在培訓(xùn)中心西南角設(shè)置一處對外出入口；職工之家東側(cè)設(shè)置停車列檢庫，與停車列檢庫平行的洗車庫及鏇輪庫平行布置在基地北側(cè)，聯(lián)合檢修庫平行停車列檢庫布置在基地的南側(cè)；基地的東南角布置工程車庫、材料棚、蓄電池間及物資總庫，物資總庫北側(cè)靠近咽喉區(qū)設(shè)置信號樓，方便對咽喉區(qū)進(jìn)行監(jiān)控和嘹望。另外為方便物資進(jìn)出庫，在物資庫南側(cè)設(shè)置第二處對外出入口；線路咽喉區(qū)，基地東北側(cè)設(shè)置混合變電所、試車線用房、廢水處理站等配套設(shè)備房間，在線檢測棚東側(cè)設(shè)置第三處對外出入口。房屋間距除滿足防火間距要求外，兼顧考慮景觀綠化美觀要求?；刂鞲傻赖缆穼挾? m，基于交通運(yùn)輸、敷設(shè)管道、消防通道的要求。見圖2。

4 停車列檢庫建設(shè)計

停車列檢庫主要功能是負(fù)責(zé)車輛的停放，對運(yùn)用車輛的技術(shù)檢查及一般故障的臨時處理，車內(nèi)清掃、定期消毒等。列檢庫主體地上一層，局部二層，總建筑面積約28 695 m2，建筑高度11.70 m，庫區(qū)屋面最大跨度30 m；排架結(jié)構(gòu)體系，局部二層為框架結(jié)構(gòu)體系，大庫屋面采用鋼骨架輕型屋面板，樓面采用現(xiàn)澆梁板；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限50 a，火災(zāi)危險等級為戊類。

停車列檢庫采用盡端式布置形式，共設(shè)34列位，其中17個列檢列位，17個停車列位。整個建筑體總長276.76 m、寬24.66 m。當(dāng)建筑物沿街道部分的長度＞150 m或總長度＞220 m時，應(yīng)設(shè)置穿過建筑物的消防車道[4]。由于長度過大，無法滿足消防救援要求，因此在列檢列位與停車列位之間設(shè)置一道消防通道。邊跨辦公房間為信號、通信、工藝檢修設(shè)備房間及辦公房間組成，除設(shè)置直通室外的出入口，均設(shè)置通往庫區(qū)防火門（邊跨房間與大庫為兩個不同防火分區(qū)）。

停車列檢庫的總體設(shè)計以地域特色為主，呈現(xiàn)蒙古歷史建筑的記憶，采用鋼骨架輕型屋面板、實(shí)墻窄窗的設(shè)計手法且使用極其富有民族特點(diǎn)的元素，使得整個建筑厚重之外更富有親和力，充分尊重呼市地區(qū)獨(dú)特的氣候環(huán)境和地域文化，表達(dá)既有當(dāng)代時代特征，又蘊(yùn)含地域特色的工業(yè)建筑新形象。見圖3。

圖3 檐口女兒墻局部

5 細(xì)節(jié)設(shè)計

5.1 檢查坑深度確定

三間房車輛基地設(shè)計初期就將一些細(xì)節(jié)設(shè)計優(yōu)先考慮，比如人體尺寸的應(yīng)用。列檢列位設(shè)置柱式檢查坑，文獻(xiàn)［3］要求柱式檢查坑深度：鋼軌內(nèi)側(cè)宜為1.3～1.5 m，鋼軌外側(cè)宜為1.1 m。大部分地鐵車輛基地?zé)o論是停車列檢庫還是聯(lián)合檢修庫，檢查坑深度均設(shè)置1.4 m便可滿足功能需求。但是，內(nèi)蒙人相比較其他民族骨架較寬，身材魁梧，結(jié)合人體活動的舒適性和安全性要求；另外考慮到檢查坑內(nèi)為受限作業(yè)空間，受限空間設(shè)計應(yīng)當(dāng)從實(shí)際的作業(yè)及活動的需要和特點(diǎn)出發(fā)，考慮體位、姿勢及肢體的各個方向活動范圍，考慮實(shí)用工具的空間[5]，檢查坑內(nèi)還兼具通道的作用，綜合以上因素，三間房車輛段檢查坑深度采用1.5 m的尺度。見圖4。

5.2 屋面天窗與天溝位置確定

停車列檢庫屋面采用鋼骨架輕型屋面板材，根據(jù)其屋面板版型特點(diǎn)，對屋面的天窗與天溝的定位提出了更細(xì)致的要求。通常情況下，庫房采用鋼筋混凝土框架體系，在這一體系下，天溝與天窗的定位更多的是滿足功能與建筑外立面要求即可。結(jié)合實(shí)際情況，建筑專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)共同商定，將屋面板選型確定為板長6 m、寬1.5 m，屋面板尺寸確定后，天窗的位置除了滿足使用功能要求，天窗寬度也隨之確定下來，天窗寬度與屋面板同寬，這樣一來，無論是施工難度、防水做法都能更好的處理，不會出現(xiàn)由于天窗寬度過大或過小，需要現(xiàn)場切割屋面板，增加施工難度。天溝位置的確定需要結(jié)合屋面板排布考慮，可將天溝附近的屋面板寬度調(diào)整為1.2 m，滿足天溝雨水流量要求。

圖4 停車列檢庫檢查坑

6 結(jié)語

本工程從策劃開始，逐步實(shí)現(xiàn)建設(shè)場地、建筑形式、工程技術(shù)和諧共生；使之成為適用經(jīng)濟(jì)發(fā)展及科技進(jìn)步需要的工業(yè)建筑設(shè)計，也不失地區(qū)特點(diǎn)的地鐵車輛基地建筑新形象。