青島北站
——新技術(shù)、新理念、新結(jié)構(gòu)相結(jié)合的車站實(shí)踐

毛曉兵，Luc，于玉龍

(1.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,四川成都 610031;2.阿海普建筑設(shè)計(jì)咨詢(北京)有限公司,北京 100035)

1 青島北站概況

青島北站位于青島市李滄區(qū)膠濟(jì)線原有滄口站的西南側(cè)，西側(cè)毗鄰膠州灣及膠州灣高速公路，西南約1 km處為青島海灣大橋的起點(diǎn)。青島北站2015年旅客發(fā)送量為925×104人次，日辦理客車37對(duì)；預(yù)計(jì)2025年旅客發(fā)送量將達(dá)到1 800×104人次，日辦理客車75對(duì)。青島北站遠(yuǎn)期容納人數(shù)約為8 000人，站房建筑面積61 400 m2。

工程項(xiàng)目建設(shè)單位為膠濟(jì)鐵路客運(yùn)專線有限責(zé)任公司，由中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司、法國(guó)AREP設(shè)計(jì)集團(tuán)、北京市建筑設(shè)計(jì)院聯(lián)合設(shè)計(jì)，于2014年建成。該項(xiàng)目榮獲“2014年度中國(guó)建筑學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)” 、“2017年度國(guó)家鐵路局優(yōu)秀設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng) ”、“2017年國(guó)家鐵路總局評(píng)選的新時(shí)期創(chuàng)新工程十大客站”、“2019年中國(guó)勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)優(yōu)秀(公共)建筑設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)”等諸多榮譽(yù)。

2 設(shè)計(jì)理念

青島北站造型立意為在海濱展翅飛翔的海鷗，寓意青島這座城市廣闊的發(fā)展前景。設(shè)計(jì)利用了“海邊的站房”這一極具特色的環(huán)境條件，使青島北站的空間形態(tài)完美的融入于自然環(huán)境中，體現(xiàn)了人與自然和諧相處的理念，作為青島市的新地標(biāo)，青島北站為膠州灣海域增添了新的活力。

青島北站的整體建筑造型動(dòng)感又伸展飄逸，挺拔又富有張力，建筑曲線的靈感來(lái)自于展翅飛翔的海鷗，同時(shí)采用交叉拱作為建筑主要結(jié)構(gòu)體系，象征著青島北站作為青島的城市門戶，以博大的胸懷迎接來(lái)自各地的賓客。

建筑外立面的材料采用玻璃幕墻及遮陽(yáng)百頁(yè)，屋面材料采用新型金屬屋面板。色彩上采用淡雅純凈的淺藍(lán)色與白色為主，與濱海的環(huán)境相呼應(yīng)，成為新時(shí)代青島文化的載體和宣傳者(圖1～圖3)。

圖1 青島北站實(shí)景A

圖2 青島北站實(shí)景B

圖3 青島北站實(shí)景C

3 同城市交通的銜接

青島北站綜合交通樞紐作為城市建筑綜合體的一種，即以高鐵作為功能上的主導(dǎo)，擁有多種相互銜接、高效換乘的交通方式，青島北站一體化的空間設(shè)計(jì)，使其成為具有較高開(kāi)放性、公共性的建筑[1]。

3.1 軌道交通銜接

城市軌道交通是青島北站綜合交通樞紐內(nèi)最重要的配套交通方式，對(duì)內(nèi)城市交通40 %由軌道交通承擔(dān)。青島北站的旅客流線設(shè)計(jì)有多層立體化的特點(diǎn)，為各類交通方式的立體化分流創(chuàng)造了條件。青島北站為軌道交通1號(hào)、3號(hào)、8號(hào)線換乘站，軌道交通3號(hào)、8號(hào)線為同臺(tái)換乘，站臺(tái)位于地下二層；軌道交通1號(hào)線與3號(hào)、8號(hào)線T型換乘，站臺(tái)位于地下三層。軌道交通3號(hào)、8號(hào)線在本站均設(shè)置折返線與聯(lián)絡(luò)線；1號(hào)、3 號(hào)線則設(shè)置了出入段線。

同時(shí)，為充分實(shí)現(xiàn)軌道交通與國(guó)鐵的整體交通銜接，一是設(shè)立國(guó)鐵進(jìn)站等候區(qū)，滿足各類客流銜接需要；二是合理布置人行通道并適當(dāng)拓寬，著力實(shí)現(xiàn)立體化分流。

3.2 其他交通銜接

公交系統(tǒng)銜接，中國(guó)第一條公共汽車線路就誕生在青島，公交車數(shù)量多，普及面積廣，價(jià)格便宜，是主要的城市公共交通形式，青島北站站區(qū)內(nèi)有長(zhǎng)途汽車站、公交車站等場(chǎng)站設(shè)施。長(zhǎng)途汽車及公交車站均位于鐵路站房東側(cè)，與軌道交通站點(diǎn)臨近，方便換乘，實(shí)現(xiàn)多種換乘方式的無(wú)縫銜接。

出租車、私家車輛的接駁區(qū)分別設(shè)于3號(hào)、8號(hào)線站場(chǎng)南側(cè)地下一層和夾層；北側(cè)地下一層及夾層均為私家車停車場(chǎng)。

站房周邊空地設(shè)置有旅游大巴停車場(chǎng)，旅客通過(guò)人行過(guò)街地道前往大巴停車場(chǎng)上車，以免大巴在火車站周邊?？繉?duì)交通造成干擾。

設(shè)計(jì)主要采用了兩個(gè)辦法解決特殊車輛的通行，一是消防、救援等應(yīng)急車輛可在公交專用道通行，形成通暢的進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)。二是將特殊車輛進(jìn)出口設(shè)置于南廣場(chǎng)，避免對(duì)東廣場(chǎng)進(jìn)出站旅客造成影響，做到人車分離，并且避免車行流線沖突。

4 內(nèi)部功能布局及流線設(shè)計(jì)

4.1 內(nèi)部功能布局設(shè)計(jì)

青島北站將車站功能空間劃分為地下出站層、地面站臺(tái)層、高架候車層等三個(gè)平面層。

地下出站層(-10.5 m標(biāo)高)主要由出站廳、地鐵站廳、地下停車場(chǎng)及出站地道組成，出站旅客由站臺(tái)下至地下出站廳，驗(yàn)票后進(jìn)入出站通道。出站旅客可在出站通道選擇直接上至東西站前廣場(chǎng)、東西站房站前平臺(tái)、地鐵站廳、地下停車場(chǎng)及各地面停車場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)各種功能的綜合連接。

地面站臺(tái)層(±0 m標(biāo)高)東西兩端均設(shè)置進(jìn)站廣廳、售票廳等客運(yùn)功能用房。其中東端客運(yùn)用房中部為進(jìn)站廣廳，廣廳右側(cè)設(shè)售票用房，左側(cè)設(shè)商業(yè)用房，旅客由廣廳乘坐自動(dòng)扶梯可直接到達(dá)高架候車層。貴賓候車室設(shè)于東站房?jī)啥?，共三個(gè)，具有獨(dú)立的出入口，并可通過(guò)專用垂直電梯上至高架候車層，經(jīng)進(jìn)站走廊跨線到達(dá)站臺(tái)。

高架候車層(9 m標(biāo)高)中部為高架候車區(qū)，東端設(shè)置有少量客運(yùn)管理及設(shè)備用房，并設(shè)置有餐廳；西端設(shè)置有面海觀景區(qū)。候車區(qū)內(nèi)采用玻璃隔斷劃分出普通候車區(qū)、母子候車區(qū)和軟席候車區(qū)等，適當(dāng)引入室內(nèi)綠化及樓板局部開(kāi)孔，形成豐富、舒適的候車空間。

餐廳、觀景休閑區(qū)等配套商業(yè)服務(wù)設(shè)施的設(shè)置，大大提升了青島北站候車空間品質(zhì)的同時(shí)，也將海景車站的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致。

4.2 旅客流線設(shè)計(jì)

青島北站的流線設(shè)計(jì)采用了雙向進(jìn)站模式，旅客可選擇由高架候車室進(jìn)站，乘坐軌道交通來(lái)站旅客也可由地下出站廳處“綠色通道”檢票進(jìn)站，滿足旅客高效、便捷、舒適的需要。

青島北站流暢的布局及視覺(jué)引導(dǎo)設(shè)計(jì)提高了旅客進(jìn)出站的效率。青島北站將改變以往旅客進(jìn)站流線過(guò)長(zhǎng)、視覺(jué)導(dǎo)向混亂、空間感覺(jué)封閉的印象。根據(jù)站房高架候車的特點(diǎn)，采用“上進(jìn)下出”的旅客流線，旅客可流暢完成進(jìn)站、出站。

4.2.1 進(jìn)站旅客流線

基本站臺(tái)的旅客購(gòu)票后進(jìn)基本站臺(tái)候車室候車進(jìn)站，中間站臺(tái)的旅客購(gòu)票后經(jīng)綜合廣廳進(jìn)上至高架候車室，檢票后經(jīng)自動(dòng)扶梯到達(dá)各站臺(tái)；乘坐軌道交通到達(dá)車站的旅客可經(jīng)地下出站廳處的“綠色通道”檢票進(jìn)站。

4.2.2 出站旅客流線

旅客下車后由站臺(tái)下至地下出站廳，驗(yàn)票后即可進(jìn)入地下出站通道，可選擇前往東西站前廣場(chǎng)及東西站房站前平臺(tái)、城市軌道交通車站站廳層、東廣場(chǎng)、地下停車場(chǎng)及各地面停車場(chǎng)等空間。

4.2.3 貴賓旅客流線

貴賓車輛可經(jīng)專用道路直接到達(dá)基本站臺(tái)，或在貴賓候車室休息后上車，需到中間站臺(tái)的貴賓旅客乘坐專用電梯到達(dá)高架候車層，經(jīng)進(jìn)站走廊跨線到達(dá)站臺(tái)。

4.2.4 軟席旅客流線

采用玻璃隔斷在高架候車室內(nèi)劃分出軟席候車區(qū)，軟席旅客與普通旅客進(jìn)站流線相同。

5 室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)

交通樞紐中的旅客有相當(dāng)一部分不出車站就可以離開(kāi)青島北站了，而且旅客在交通樞紐的大部分時(shí)間也是處于室內(nèi)，因此旅客對(duì)交通樞紐的印象很大程度來(lái)自于對(duì)于建筑室內(nèi)空間的感受，因此室內(nèi)空間設(shè)計(jì)對(duì)于交通樞紐尤為重要。

5.1 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

青島北站的室內(nèi)設(shè)計(jì)延續(xù)了建筑主體設(shè)計(jì)中的簡(jiǎn)潔、伸展的特點(diǎn)，運(yùn)用明快的設(shè)計(jì)手法，展現(xiàn)了現(xiàn)代交通建筑方便、快捷的風(fēng)格。青島北站的室內(nèi)設(shè)計(jì)充分利用建筑本身的結(jié)構(gòu)，高架候車廳的室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)和獨(dú)特的交叉拱作結(jié)構(gòu)體系渾然一體，風(fēng)格統(tǒng)一(圖4)。

青島北站的候車廳室內(nèi)具有明快的色調(diào)和現(xiàn)代感的設(shè)計(jì)，功能布局人性便捷，不僅滿足使用功能，也凸顯了青島的時(shí)代氣息(圖5)。吊頂與采光天窗的完美結(jié)合，充分的利用了建筑的自然采光，使室內(nèi)空間獲得大量的自然光，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。整個(gè)候車廳的空間通透明朗，現(xiàn)代交通建筑簡(jiǎn)潔開(kāi)敞的特點(diǎn)得到充分體現(xiàn)。

圖4 進(jìn)站廣廳實(shí)景

圖5 候車廳室內(nèi)實(shí)景

5.2 材料選用

在材料的選用上創(chuàng)建一套能夠強(qiáng)化通道布局的室內(nèi)色彩配置方案：通道部分和站臺(tái)部分的吊頂鋁板盡可能長(zhǎng)而直(圖6)，兩者基本采用相同的方式布置，以便對(duì)通道和流動(dòng)起到強(qiáng)化效果。在通道和站臺(tái)的墻壁采用金屬灰鋁合金板，通道及站臺(tái)中通過(guò)不同材料的運(yùn)用對(duì)空間進(jìn)行細(xì)節(jié)刻畫(huà)，豐富視覺(jué)感受。高架候車廳頂棚主要選用了白色鋁合金板，以白色調(diào)為主，產(chǎn)生反射光，地面采用了芝麻白花崗石地板，這種地板質(zhì)地堅(jiān)硬，花紋細(xì)膩，在大空間室內(nèi)鋪裝使空間寬敞明亮、視野開(kāi)闊，在站房東西廣廳和站房售票的墻壁，采用了淺黃色鋁合金板，淺黃色鋁合金板顏色柔和，便于旅客觀察票務(wù)及車次信息(圖7)。

圖6 旅客通道透

圖7 站房廣廳透視圖

在材料的選擇上遵循了以下幾點(diǎn)原則：

(1)選取材質(zhì)的經(jīng)濟(jì)性，遵循可持續(xù)性發(fā)展理念，將材料的安全性、耐久性、易清性作為考量的因素，注意控制后期運(yùn)營(yíng)成本。

(2)采取整體的收口收邊方式，以減少震動(dòng)，靜音，以便于拆裝更換。

(3)材料選取綠色環(huán)保，無(wú)放射性。

(4)材料應(yīng)為連貫、規(guī)則的模塊化，具有現(xiàn)場(chǎng)整體裝配性。

(5)材料要求耐磨、耐腐蝕、不易變形等特點(diǎn)。

(6)材料的安全性，防火、防滑等等。

6 車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

青島北站采用構(gòu)造極具特色的立體交叉拱作為建筑主要承重結(jié)構(gòu)體系，支撐起龐大的屋頂結(jié)構(gòu)。青島北站的主體結(jié)構(gòu)由屋蓋、高架候車層、東西廣廳和兩側(cè)對(duì)稱的站臺(tái)無(wú)柱雨棚組成。車站主站房屋蓋東西長(zhǎng)約350 m，南北寬168～213 m，由10榀立體拱架組成，跨度為101.2～148.7 m不等，最大懸挑約30 m。本章主要介紹該項(xiàng)目在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，包括三維立體拱架結(jié)構(gòu)體系研究、屋蓋結(jié)構(gòu)、幕墻鋼架和無(wú)柱雨棚結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等等。

6.1 屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

青島北站的主站房屋蓋東西長(zhǎng)約350 m，南北寬168～213 m，由10榀平行于軌道的立體拱架組成(圖8)。相鄰的兩立體拱架間的距離為22 m、33 m、44 m不等，屋蓋橫梁與主拱通過(guò)5 m(高)× 3.8 m(寬)縱向屋脊大梁連成整體結(jié)構(gòu)。每榀立體拱架由1榀拱、4根橫梁、6對(duì)V形撐、16根交叉索以及橫梁間的縱向主檁條組成。為了減少基礎(chǔ)與地基的水平推力負(fù)擔(dān)，拱腳利用埋設(shè)在地面下方的拉索連接在一起。交叉索又分為承重索和抗風(fēng)索：承重索主要承擔(dān)重力荷載；抗風(fēng)索主要承擔(dān)屋面風(fēng)吸力的荷載[2](圖9)。

圖8 青島北站屋蓋實(shí)景

圖9 站房屋蓋結(jié)構(gòu)透視

為了呈現(xiàn)出理想的建筑室內(nèi)效果，青島北站主站房屋蓋結(jié)構(gòu)的部分構(gòu)件采用異形截面。主拱截面包含有豆圓形下弦、圓形上弦和腹板；屋面橫向主梁包含有類半橢圓形下弦、矩形上弦和腹板；中間屋脊縱梁包含有兩個(gè)三角形上弦、一個(gè)三角形下弦和斜腹板(圖10)。

圖10 立體拱架立面和三維圖片來(lái)源：張相勇，青島北站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜述

除承重索和抗風(fēng)索之外，每榀立體拱架下方水平設(shè)置一根基礎(chǔ)拉索，用于平衡拱腳在恒載下的水平推力，拉索布置如圖11所示[3]。

圖11 基礎(chǔ)拉索布置圖片來(lái)源：張相勇，青島北站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜述

V形撐為立體拱架的支撐構(gòu)件(圖12)，為梭形撐桿式預(yù)應(yīng)力壓桿，由中心桿件和外設(shè)的3根拉索組成，V形撐依靠外設(shè)的3根拉索保證其穩(wěn)定性。V形撐將橫梁受到的力傳遞到主拱上，V形撐不只是重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，也是重要的靈感來(lái)源，帶著鋼索的V字形結(jié)構(gòu)支撐看上去就像船的桅桿，青島北站V形撐的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了建筑美和結(jié)構(gòu)美的完美結(jié)合。

圖12 V形柱結(jié)構(gòu)

6.2 幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

作為中央候車大空間的主要圍合面，南北兩側(cè)的玻璃幕墻對(duì)建筑的室內(nèi)空間的各項(xiàng)指標(biāo)都有很大的影響。本方案采用構(gòu)件式幕墻。幕墻采用中空LOW-E玻璃，每個(gè)單元內(nèi)的玻璃面與垂直面有一個(gè)傾角。首先對(duì)于南北立面的玻璃幕墻面積比較大，容易給人以單調(diào)的感覺(jué)，當(dāng)每個(gè)幕墻單元的玻璃傾斜以后，幕墻框相應(yīng)的加寬，在立面上形成有規(guī)律的重復(fù)陰影，富有韻律感。

青島北站的幕墻鋼架系統(tǒng)由三角形立體鋼桁架以及水平索結(jié)構(gòu)組成，分為四個(gè)區(qū)域(圖13)。幕墻頂部均與屋面系統(tǒng)連接，其中幕墻區(qū)域1底部與高架候車層樓板連接，幕墻區(qū)域2、3、4底部與± 0.000 m地坪連接。幕墻作為主站房的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其支承結(jié)構(gòu)在水平方向與屋蓋結(jié)構(gòu)相聯(lián)系，在豎直方向完全獨(dú)立，僅向屋蓋結(jié)構(gòu)傳遞風(fēng)荷載。

圖13 幕墻鋼架分區(qū)圖片來(lái)源：張相勇，青島北站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜述

6.3 雨棚結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

站臺(tái)無(wú)柱雨棚在高鐵站房南北兩側(cè)對(duì)稱布置，雨棚每側(cè)南北方向長(zhǎng) 192 m，東西方向長(zhǎng)227 m，共覆蓋8個(gè)站臺(tái)，雨棚屋頂標(biāo)高9 m(距站臺(tái)面)，屋面采用虹吸式排水，兩側(cè)投影面積共約7×104m2。

雨棚的造型設(shè)計(jì)順應(yīng)了主站房的設(shè)計(jì)，采用無(wú)柱雨棚與主站房呼應(yīng)，用簡(jiǎn)潔的帶狀微弧頂造型，局部采用鋼架及拉索支撐，與主站房形成一體化的建筑造型(圖14)。雨棚屋面體系上層屋面板采用彩鋼板，并設(shè)玻璃棉隔聲、吸聲層下層板為單層彩鋼板，屋面檐口采用鋁板面層。

圖14 雨棚實(shí)景

站臺(tái)無(wú)柱雨棚覆蓋1～8站臺(tái)，采用主跨44 m/33 m/22 m跨方案，結(jié)構(gòu)柱設(shè)置于站臺(tái)鐵路線之間，跨兩個(gè)站臺(tái)，共6排結(jié)構(gòu)柱，最大跨度為44 m，與主站房軸線統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)柱間距為20 m。雨棚結(jié)構(gòu)采用鋼架拉索結(jié)構(gòu)，接觸網(wǎng)支架部分考慮橫掛于雨棚柱結(jié)構(gòu)上。

7 結(jié)束語(yǔ)

青島北站在“海邊的新客站”這一得天獨(dú)厚的壞境條件下，青島北站在設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法、新結(jié)構(gòu)的運(yùn)用等多方面進(jìn)行了有益的嘗試。無(wú)論如何，當(dāng)今鐵路站房的設(shè)計(jì)與建設(shè)中新的設(shè)計(jì)理念、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的集成和整合已成為必然的趨勢(shì)。而在這種趨勢(shì)的帶動(dòng)下，鐵路站房不再孤立地被視作鐵路線上的一個(gè)點(diǎn)，將同城市功能緊密結(jié)合，有機(jī)地生長(zhǎng)在城市肌理之中。并且，作為城市的門戶，青島北站也將成為青島的新地標(biāo)，在新時(shí)代的發(fā)展大潮下，青島北站帶給青島的影響也將是深刻而充滿活力的。