清水混凝土在客站站臺雨棚中的應(yīng)用

李佳琦

(中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司 北京 102600)

1 鐵路旅客車站站臺風雨棚概述

1.1 站臺雨棚建筑

鐵路旅客車站的站臺空間，是旅客抵達一座城市后的第一印象，也是旅客離開城市的最后記憶[1]。站臺風雨棚造型往往與站房建筑的整體風格合鳴，成為建筑樂章的一部分。

雨棚的主要功能是為站臺空間提供遮擋雨雪的物理條件，其構(gòu)造形態(tài)往往比較簡單，主要考慮結(jié)構(gòu)支撐和雨水排除；其次考慮照明、標識引導、信息設(shè)備、廣告等。

1.2 站臺雨棚的主要布局形式

站臺雨棚布局形式主要有兩種:有站臺立柱雨棚和無站臺立柱雨棚。

有柱雨棚在中小型車站中運用較多，在站臺范圍內(nèi)立柱，下部空間較低，通常在4.5～5.5 m范圍。造價較低，但對于站臺旅客視線的影響比較大。

無柱雨棚在大型和特大型車站中運用較多，在鐵路線間立柱，站臺范圍內(nèi)無柱。這種形式的站臺雨棚空間往往比較高大，旅客在站臺上可以通視整個鐵路車場。由于高度較高，與高架候車式站房結(jié)合也比較好。

1.3 站臺雨棚的主要結(jié)構(gòu)選型

傳統(tǒng)的站臺雨棚主要有鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)兩種。鋼結(jié)構(gòu)自重較輕，經(jīng)濟跨度較大；混凝土結(jié)構(gòu)耐久性及可靠性較強，具體主要有以下幾種形式:全現(xiàn)澆混凝土、現(xiàn)澆混凝土框架預(yù)制屋面板、鋼梁及金屬屋面、鋼梁及疊合板屋面[2]。

由于安全及經(jīng)濟原因，站臺雨棚往往沒有多余的裝飾層，更多地是直接將結(jié)構(gòu)露明。

1.4 站臺雨棚的主要技術(shù)要求

(1)防(飄)雨雪

有柱雨棚通常與站臺邊緣齊平，這要求雨棚的邊緣高度盡可能低，以減少風吹到站臺上的雨雪；無柱雨棚空間較高，要求盡可能減小股道上方雨棚開口的寬度，有的站還會增設(shè)防雨百葉防止飄雨。

(2)旅客通行及站臺安全限界

一方面合理減少站臺立柱，提供更通透的視線空間和通行體驗；另一方面控制柱身寬度，為站臺中部及上、下站臺的樓扶梯留出盡可能寬的空間，并避免異形構(gòu)件侵占通行寬度。

(3)建筑構(gòu)造及人性化

柱型設(shè)計避免直角等鋒利的設(shè)計，防止旅客受傷，同時也防止磕碰帶來的柱身損傷。另外建筑及結(jié)構(gòu)設(shè)計要為管線敷設(shè)和設(shè)備安裝提供便利條件。

2 傳統(tǒng)風雨棚與清水混凝土雨棚的比較

混凝土是一種施工便捷、可塑性及耐久性強的建筑材料。隨著現(xiàn)代建筑思潮的興起，簡潔與純粹成為越來越多建筑師的追求，到二十世紀五六十年代，施工工藝不斷進步，清水混凝土越來越多地被建筑師采用[3]。清水混凝土站臺風雨棚相較于傳統(tǒng)的站臺風雨棚在以下幾個方面具有顯著優(yōu)勢:

(1)造型

傳統(tǒng)無柱雨棚空間高大，通常為桁架、網(wǎng)架、拱殼、張弦梁等大跨結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)結(jié)構(gòu)美感。有柱雨棚以簡潔為導向，造型比較簡單。由柱承梁，梁間封板，形態(tài)簡陋[4]。

與之相反，現(xiàn)澆混凝土造型自由，接近液態(tài)的混合物可以接受并形成被傾倒的容器形狀，呈現(xiàn)出不同的表面效果和各種豐富的構(gòu)件造型。

(2)耐久性與易維護性

傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)雨棚的耐久性相對不足，鋼結(jié)構(gòu)銹蝕存在一定的隱患，影響結(jié)構(gòu)安全，需要定期檢修；經(jīng)氣候變化，鋼結(jié)構(gòu)飾面涂層易脫落，也會進一步造成銹蝕，影響美觀和結(jié)構(gòu)安全。

輕型屋面系統(tǒng)中，金屬屋面板由于其自重輕，對大風十分敏感，如金屬屋面被風揭落，將嚴重影響列車的行車安全和周邊的生產(chǎn)生活安全[5]。

相反，清水混凝土結(jié)構(gòu)在耐久和易維護方面體現(xiàn)出巨大優(yōu)勢?；炷敛牧媳旧砟蜐B透、耐凍融，與成熟的屋面防水材料結(jié)合，防水和抗風揭性能好。另外，與表面保護劑結(jié)合，其防塵耐腐蝕、防污抗紫外線性能遠優(yōu)于其他雨棚形式?？梢詷O大地降低運營維護成本，提高站臺區(qū)域的運營安全性。

(3)與設(shè)備的銜接

鋼結(jié)構(gòu)通常由成規(guī)格的鋼構(gòu)件組成，不會單獨處理優(yōu)化形態(tài)，管線在構(gòu)件上穿洞安裝，燈具及設(shè)備末端均通過焊接或栓接安裝。

混凝土造型可以特殊變化，以適應(yīng)管線路由的要求。京張高鐵站房、大同南站均為管線的敷設(shè)單獨定制了造型和安裝空間，雜亂的線槽、橋架集中隱藏在其造型中，維護檢修也更為便捷。

3 清水混凝土建筑及其在站臺雨棚中的運用案例

鐵路旅客車站具有得天獨厚的“巨構(gòu)”條件，在武漢站等車站建筑作品中，建筑造型與鐵路橋梁結(jié)構(gòu)相結(jié)合，樸素的混凝土讓人們認識到別樣的精致。

近年來，我國建成了數(shù)座運用清水混凝土的站臺風雨棚，按照質(zhì)量和表觀效果，以普通清水混凝土和飾面清水混凝土為主[6]。

3.1 重慶西站

重慶西站在國內(nèi)首創(chuàng)運用了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無站臺柱雨棚，雨棚覆蓋面積約6萬m2。車站于2018年1月投入使用。

雨棚的線間立柱為有圓角并在平面設(shè)有凹槽造型的方柱，圓角在一定程度上削弱了柱的體量感，凹槽設(shè)計強調(diào)了豎向線條，并與上部結(jié)構(gòu)梁等寬，形成自柱身向外生長的穿插關(guān)系，豐富了柱頭部位的造型變化。雨棚頂部的預(yù)應(yīng)力梁也做了精心的布置，主次分明為兩種尺寸和高度，次梁均勻布置為正方形網(wǎng)格。雨棚整體形式邏輯強，如同精心種植和修剪、整齊向上生長的行道樹，見圖1[7]。

圖1 重慶西站清水混凝土無柱雨棚

3.2 京張高鐵沿線車站

京張高鐵沿線車站中，張家口站主要采用有柱雨棚，局部采用無柱雨棚；昌平、東花園北、懷來、下花園北等小型車站，全部采用有柱雨棚，見圖 2。京張高鐵沿線車站于2019年12月投入使用。

圖2 京張高鐵站房清水混凝土有柱雨棚(昌平站)

京張線車站雨棚設(shè)計創(chuàng)新主要體現(xiàn)在三個方面:首先是靈活運用上返梁和曲線造型，解決了傳統(tǒng)雨棚造型呆板的問題；第二是解決了天溝、雨水管與梁及柱的位置問題，柱兩側(cè)設(shè)計有凹槽，雨水立管在其中布設(shè)，柱下窄上寬，頂部支撐雙梁，中間設(shè)置雨水溝；第三是利用造型統(tǒng)一了管線走向及燈具安裝，強、弱電管線及燈具也在此位置安裝，原先雜亂不易處理的元素在這里統(tǒng)一，見圖3[8]。

圖3 京張高鐵昌平站站房有柱雨棚剖面(單位:mm)

3.3 大同南站

大同南站為大型鐵路車站，采用高架候車室。站臺雨棚為有柱雨棚和無柱雨棚相結(jié)合的形式，大量運用了無裝飾的清水混凝土，雨棚總結(jié)構(gòu)覆蓋面積約2.2萬m2。車站于2019年12月投入使用，見圖4～圖5。

圖4 大同南站清水混凝土有柱雨棚

圖5 大同南站有柱雨棚剖面(單位:mm)

車站的站臺雨棚很好地運用了混凝土材料造型靈活的特點，造型、細節(jié)與主站房設(shè)計呼應(yīng)。有柱雨棚采用部分上返梁的形式，中部單向橫梁露明，呼應(yīng)傳統(tǒng)建筑廊的空間形式，兩側(cè)采用上返梁，腹板造型與主站房“反宇”屋面造型相符。另一方面，跨線雨棚與站房體現(xiàn)傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)邏輯的設(shè)計思路一致，柱承主梁，次梁為井字梁方格網(wǎng)，三級布置，逐級嵌套自然地過渡至有柱雨棚區(qū)域[9]。

有柱雨棚柱身設(shè)凹槽，內(nèi)裝有定制的異形雨水管，與混凝土同色，形成一體化的矩形倒角柱，兩側(cè)混凝土腹板向內(nèi)挑出，形成架設(shè)管線的空間。

4 清水混凝土雨棚應(yīng)用難點及創(chuàng)新點

清水混凝土因其一次成型，無二次裝飾的特點，主要運用難度體現(xiàn)在設(shè)計的精細程度上。必須要在設(shè)計階段考慮到各方面的細節(jié)，同時多個專業(yè)要協(xié)同完成設(shè)計。另外，設(shè)計還要與施工技術(shù)高度協(xié)同，從施工角度來考慮設(shè)計要表達的內(nèi)容。

4.1 建筑設(shè)計

首先要合理布置柱網(wǎng)。柱網(wǎng)應(yīng)為地面鋪裝塊材模數(shù)的整數(shù)倍，保證石材縫與混凝土禪縫或柱心、柱邊緣發(fā)生關(guān)系。相鄰柱跨尺寸應(yīng)考慮到梁的均勻布置，避免不合理的柱網(wǎng)導致屋頂造型沖突。變形縫處應(yīng)采用雙側(cè)懸挑的方式處理，一致性更好。

另外還要注重構(gòu)件設(shè)計。梁柱的造型本身應(yīng)與車站整體的建筑設(shè)計相協(xié)調(diào)。柱身的形狀應(yīng)確保雨水管的安裝，旅客不易碰傷。要精心組織正常梁與上返梁的布置，保證同一層級的梁尺寸一致，板下造型符合設(shè)計理念。也要注重女兒墻、下吊的造型板與梁高及建筑其他部分的交圈關(guān)系，避免不合邏輯的錯臺。

清水混凝土的精致程度更體現(xiàn)在建筑細部。禪縫布置要均勻并與造型轉(zhuǎn)折發(fā)生關(guān)系?；炷僚c其他建筑材料的交接部位(如踢腳線)也要妥善處理。檐口滴水線也應(yīng)合理設(shè)置，確保雨水和塵土不對主體產(chǎn)生污損。同時設(shè)計中也要盡量采用圓角、小弧角，避免拆模損壞和使用過程中的磕碰。

4.2 排水及防水措施

因造型要求，清水混凝土雨棚通常會局部有上返梁的設(shè)計，上返梁要與雨水排水單元結(jié)合處理，保證合理的排水單元，不產(chǎn)生死角。

雨水立管通常居柱中安裝，這就使落水口的布置與柱頂居中的梁發(fā)生沖突。無柱雨棚距離較遠，處理好雨水管頂部的彎折即可。有柱雨棚的處理，已有一些成功的嘗試:京張高鐵站臺雨棚采用設(shè)置雙梁，中間布置雨水溝和落水口的方法；大同南站盡可能壓縮主梁寬度并將其與一側(cè)柱邊平齊，選用合適尺寸的落水口和異形雨水管進行“糾偏”，見圖6～圖7。

圖6 京張高鐵站房昌平站有柱雨棚雨水口細節(jié)(單位:mm)

圖7 大同南站有柱雨棚雨水口細節(jié)(單位:mm)

4.3 施工工藝

施工方面要保證模板剛度，減小施工誤差，設(shè)計與施工結(jié)合，減少構(gòu)件的規(guī)格種類，采用先進模板工藝，合理拼接穩(wěn)定支撐，接縫整齊避免澆筑過程中跑漿漏漿[10]。澆筑過程中還要根據(jù)設(shè)計方案，合理組織施工分步澆筑方案，提升完成質(zhì)量，保證主要部分色澤一致，平整度高。

以下幾個方面有較高的精度要求:柱身定位與鋪裝面的模數(shù)對應(yīng)關(guān)系到對縫整齊；柱身與人較接近，細節(jié)處理也要到位；因站臺上人員視線通常為順軌道方向，故檐口部位的平直度要求也較高；設(shè)備安裝部位要保證較高精度，避免安裝時剔鑿混凝土。

4.4 精細化協(xié)同設(shè)計

清水混凝土站臺雨棚沒有多余的二次修飾進行補救，預(yù)埋件和預(yù)開孔洞必須在澆筑前精心對位，盡量避免二次加工。管槽構(gòu)件尺寸要與管線橋架適應(yīng)；燈具布置及選型要與整體協(xié)調(diào)；標識、動態(tài)顯示屏安裝也要與構(gòu)件設(shè)計相統(tǒng)一。

5 清水混凝土雨棚的適用性

誠然，某一種建造方式的選用必定有一定的局限性，清水混凝土站臺雨棚也有其適用場景，設(shè)計過程中一定要合理運用，充分發(fā)揮其優(yōu)點。

5.1 適用范圍與原則

混凝土雨棚自重較大，在路基式車場更加適用，在橋式站中與橋梁結(jié)構(gòu)結(jié)合難度大，易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)浪費。

混凝土雨棚在嚴寒地區(qū)可避免凍融對防水構(gòu)造的破壞，在沿海地區(qū)可有效地避免海風和鹽霧對結(jié)構(gòu)的侵蝕，在臺風地區(qū)可避免構(gòu)件的脫落。故在此類特殊氣候條件下，可優(yōu)先選用。

作為車站有機的一部分，雨棚也與整體建筑設(shè)計理念有著不可分割的關(guān)系，建筑創(chuàng)作獨特的造型要求也應(yīng)與清水混凝土的色澤質(zhì)感、造型、施工相適應(yīng)，盲目地追求局部的設(shè)計往往造成整體的不協(xié)調(diào)。

5.2 設(shè)計及建造的關(guān)注點

造型設(shè)計和施工方便之間應(yīng)盡力取得平衡。某些奇異的造型并不適宜用混凝土建造，盲目追求只會憑空增加造價。

另外，近年來鐵路客站建設(shè)中運用清水混凝土的案例，無一例外地產(chǎn)生實際造價超出投資預(yù)算的情況，這與過分地追求施工精度和完成質(zhì)量有一定的關(guān)系。清水混凝土最重要的特點是原始的質(zhì)樸，色差、紋理、瑕疵都是混凝土美感的一部分。設(shè)計和施工中不能忘記追求質(zhì)樸美感的初心、經(jīng)濟適宜，不應(yīng)盲目追求過高質(zhì)量，有利于合理地控制造價，使這種設(shè)計建造手法得到更廣范地運用。

6 結(jié)束語

清水混凝土站臺雨棚在我國鐵路客站中的運用剛剛起步，部分成功的做法已經(jīng)在客站建設(shè)中大量推廣。通過合理選用、精心設(shè)計、科學施工，清水混凝土站臺雨棚一定能更好地表達站房的文化內(nèi)涵，成為鐵路精品客站中的重要組成部分，進一步提升旅客出行體驗。