狹窄用地空間下與環(huán)境共生的京張高鐵清河站設計創(chuàng)新

馮小學

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司建筑工程設計研究院，北京 100055)

1 設計概況

清河站是京張高鐵的第二站，冬奧會的起始站，北京七大綜合交通樞紐之一[1]，擔負著京張高鐵普速及部分高鐵的始發(fā)終到功能，是京張高鐵的控制性工程[2]。清河站位于北京市海淀區(qū)，是集國鐵、市郊鐵路、既有地鐵13號線、規(guī)劃地鐵昌平南延線及19號支線、市政配套等于一體的綜合交通樞紐。

2 清河站周邊現(xiàn)狀、制約因素及設計方法

2.1 周邊現(xiàn)狀

清河站用地位于北京市海淀區(qū)清河街道境內(nèi)，五環(huán)路以北，小營西路與安寧莊北路之間，距離北京北站11 km。清河站為原址新建，周邊社區(qū)成熟，現(xiàn)狀路網(wǎng)交通壓力大。其西側(cè)緊鄰運營中的地鐵13號線及京新高速公路，東側(cè)緊鄰規(guī)劃道路站東街、現(xiàn)狀辦公及住宅區(qū)，用地狹長、空間局促。

2.2 制約因素

清河站周邊既有高速公路、軌道交通、辦公、住宅等諸多因素對清河站的設計帶來極大的制約與挑戰(zhàn)。

(1)既有京新高速公路G7

京新高速公路位于清河站的正西側(cè)，橫貫于站前西廣場，寬度約為40 m，橋下凈高約3 m，是西側(cè)進站人流及乘坐地鐵人流的必經(jīng)之路，對車站流線、廣場景觀及站房形象等都產(chǎn)生直接影響。京新高速公路橋下現(xiàn)狀見圖1。

圖1 京新高速公路橋下現(xiàn)狀

因此，如何充分利用土地，在有限的空間內(nèi)形成暢通、舒適的站前廣場，創(chuàng)造良好的站房形象；怎樣與運營的京新高速公路銜接，創(chuàng)造良好的外部交通接駁方式，減少清河站周邊城市道路的交通壓力，與城市良好的溝通與銜接是設計思考的重點之一[3]。

(2)既有軌道交通13號線

既有軌道交通13號線在清河站區(qū)域為高架線路，緊鄰清河站西側(cè)，其北側(cè)為西二旗站(地面站)，南側(cè)為上地站(地面站)，現(xiàn)狀客流非常大。根據(jù)清河站客運及地鐵需求，13號線在清河加站與規(guī)劃地鐵昌平南延、19號支線一起服務于清河高鐵及居民日常出行。

地鐵13號線加站方案，首先考慮在原線路旁加站。受曲線段及轉(zhuǎn)彎半徑的影響，加站位置受限，只能設置于清河站西北側(cè)高架線路旁。地鐵13號線原高架線路加站示意見圖2。此方案優(yōu)點是線路不動，僅考慮增設高架站房及與規(guī)劃地鐵、高鐵間的聯(lián)系通道即可；缺點是增設站房與高鐵站房及規(guī)劃地鐵距離較遠，換乘距離長且動線復雜[4]。

圖2 地鐵13號線原高架線路加站示意

因此，如何將運營中的地鐵13號線與清河站房有機結(jié)合，構(gòu)建高效便捷的換乘體系，減小3條地鐵間、地鐵與國鐵間的換乘距離，提高出行效率是設計思考的另一重點。

(3)既有辦公及住宅建筑

清河站東側(cè)緊鄰現(xiàn)狀辦公及住宅，中間僅有20 m寬的規(guī)劃道路與代征綠地相隔，因此，如何將大體量的站房與周邊建筑相融合，減小清河站的建設對既有建筑帶來的壓迫感是設計需要解決的難題之一。

(4)“割裂”的城市空間現(xiàn)狀

清河站現(xiàn)狀用地被既有京新高速公路、既有軌道交通13號線及原有鐵路站場完全打斷，形成了割裂的城市空間局面，東西兩側(cè)主要靠用地南側(cè)的下穿京新高速斜拉橋[5]連通，通行極為不便，被稱為“設站條件最差的車站”。清河站割裂的城市空間現(xiàn)狀見圖3。

圖3 清河站割裂的城市空間現(xiàn)狀

因此，如何將割裂的城市空間進行“織補”，實現(xiàn)東西兩側(cè)居民的自由通行、與周邊建筑及環(huán)境融為一體，實現(xiàn)“暢通融合”的建設理念是設計需要思考的另一難題。

2.3 設計策略及方法

通過分析如何充分利用既有條件，實現(xiàn)與既有城市交通的高效銜接與利用，將“不利”因素轉(zhuǎn)化成“積極”因素，在現(xiàn)有狹窄用地空間內(nèi)探求高鐵車站的最佳設計方案，實現(xiàn)國鐵、地鐵、市政交通等多種交通方式的高效換乘[6]；將割裂的城市空間“織補”起來，使車站與城市有機相融，是清河站設計的主要設計策略[7-8]。具體設計方法如下。

(1)采用與既有高速公路直接相連并充分利用橋下空間的設計方法，實現(xiàn)“站”與“城”的暢通融合。

高鐵車站作為城市重要交通樞紐之一[9]，是城市對外交通的集散點及城市內(nèi)部多種交通形式集中的關鍵點，其與城市各交通方式的銜接方式尤為重要。車站與城市進行合理高效的交通銜接是實現(xiàn)大量客流快速集散、提升城市交通系統(tǒng)運行效率的必要保證。因此，充分利用G7橋下方空間，實現(xiàn)功能融合，提高土地使用效率，并將車站外部交通與G7直接連接，形成獨立、暢通的外部交通體系，提高交通效率是本工程設計方法之一。

(2)采用既有軌道交通落地與國鐵站場并場設計的方法，實現(xiàn)多種交通方式的高效換乘，有效解決了既有高架軌道交通與其他軌道交通及站房之間換乘距離過長和空間低效的問題。

城市軌道交通具有安全高效、車次頻、運量大的特點，在與軌道交通銜接的高鐵站房中，軌道交通的平均客流分擔率遠遠大于其他交通[10]。清河站作為綜合交通樞紐，除實現(xiàn)鐵路客運功能外，滿足軌道交通功能，實現(xiàn)居民的日常高效出行也是非常必要的，對整合社會資源，提高城市運營效率等方面也起到積極作用。因此，在清河站3條地鐵間、地鐵與國鐵間構(gòu)建高效便捷的換乘體系是清河站設計的重點和難點之一[11-13]。

(3)尋求狹窄用地空間下建筑與結(jié)構(gòu)一體化設計方法，實現(xiàn)建筑空間、造型與結(jié)構(gòu)的一體化設計，達到建筑與環(huán)境的完美融合。

建筑是功能、結(jié)構(gòu)、形象等因素所決定的復合體。建筑本身的功能是解決現(xiàn)實條件與自然環(huán)境之間的沖突，提供一個從事特定行為的人工環(huán)境。日趨標準化的車站站型和旅客流線無可避免地造成了部分車站建筑形體設計的高度相似，而以立面效果出發(fā)的設計往往忽視與建筑內(nèi)部空間的聯(lián)系。清河站通過充分分析周邊限制因素，立足“重結(jié)構(gòu)、輕裝修”的綠色設計理念，強化結(jié)構(gòu)邏輯與建筑形態(tài)、空間的協(xié)調(diào)共生，進而塑造出個性鮮明、內(nèi)部空間與建筑形態(tài)有機融合的全新車站空間形態(tài)。

3 與既有高速公路直接相連并充分利用橋下空間的設計方法

3.1 與京新高速公路直接相接，形成“南進南回，北來北往”的外部交通方案，減小區(qū)域交通壓力

根據(jù)功能需求，清河站南北兩側(cè)設置高架落客平臺，主要承接北京主城方向及清河周邊區(qū)域小汽車、出租車客流，旅客落客后可直接進入高架候車廳內(nèi)候車[14]，清河站外部交通接駁方式見圖4。

圖4 清河站外部交通接駁方式

根據(jù)清河站客流及客運結(jié)構(gòu)分析，大部分客流來自于北京主城區(qū)方向，即從清河站南側(cè)進入。經(jīng)分析，北京城區(qū)開車來的客流大部分會經(jīng)行京新高速公路，包括奧運期間流線亦是從奧運村到北五環(huán)再到京新高速公路，最后到達清河站。因此，京新高速公路與清河站高效銜接是非常重要的。故將南側(cè)落客平臺作為主要落客平臺使用，與京新高速直接相連，即從京新高速出京方向新建匝道直接到達清河站南落客平臺，落客以后，小汽車不用到達城市道路，可直接通過京新高速進京方向的新建匝道直接返回北京主城區(qū)，出租車則可以到達地面出租車場。北側(cè)落客平臺作為次落客平臺使用，承接清河站周邊區(qū)域客流，設雙向匝道與東側(cè)城市道路站東街相連。且在清河站東側(cè)設有南北落客平臺的連接通道，作為應急及從北至南出租車專用。

這種“南進南回、北來北往，與既有高速公路直接相接，不到達城市地面道路”的設計方法，不僅有效提高清河站遠距離旅客到達及離開的出行效率，同時有效減少了因清河站的建設給周邊區(qū)域造成的交通壓力。

3.2 利用既有高速公路下方空間，營造“高速公路橋-半下沉廣場-地面入站”的新型旅客流線方式

清河站處于大量產(chǎn)業(yè)園區(qū)的中心地帶，高鐵、地鐵的大量地面人流均來自于東西兩側(cè)的產(chǎn)業(yè)園及辦公住宅區(qū)。通過“下沉廣場+地下通廊”的設計模式，“織補”被“割裂”城市，實現(xiàn)了城市空間的連續(xù)，“站”與“城”的融合。

為此，采用了將西廣場局部下沉的處理方案，增加京新高速橋下凈高，減小橋下空間壓抑，舒適度差帶來的弊端，營造了“高速公路橋-半下沉廣場-地下入站”的新型旅客流線方式。西側(cè)人流穿過京新高速下方進入清河站，見圖5。橋下人流暢通的同時，京新高速橋亦成為清河站站前廣場一道“遮陽、避雨、擋雪”的天然屏障，大大提高了廣場的環(huán)境舒適性，廣場下沉處理后的京新高速下方空間見圖6。值得注意的是，下沉廣場高程的確定是設計關鍵點，要綜合考慮下沉廣場區(qū)域排澇能力、廣場下沉后對京新高速橋的運營安全評估等因素。

圖5 西側(cè)人流穿過京新高速下方進入清河站

圖6 廣場下沉處理后的京新高速下方空間

東廣場因空間狹小，采用立體交通的設計手法，利用有限的道路空間，形成地下廣場、地面廣場及空中人行天橋的三層立體交通與東部城區(qū)完美結(jié)合。

4 既有軌道交通落地與國鐵站場并場的設計方法

將13號線區(qū)間高架線路改造，東移落地與鐵路站場并場設計，實現(xiàn)了既有軌道13號線與規(guī)劃地鐵、國鐵、小汽車、公交的高效銜接等諸多設計意圖，地鐵13號線改線與國鐵站場并場設計示意見圖7。

圖7 地鐵13號線改線與國鐵站場并場設計

采用地鐵13號線落地與鐵路站場并場設計的方式優(yōu)點如下。

(1)該設計實現(xiàn)了土地集約化、最大利用化，將13號線原線路空間釋放出來，與站房統(tǒng)籌規(guī)劃，融合設計，提高土地利用率[15]。

(2)實現(xiàn)了地鐵與國鐵的“零換乘”，大大縮短了3條地鐵間、地鐵與國鐵間的換乘距離，提高了出行效率。改造后13號線軌道及站臺與國鐵站場并行設于地面層，規(guī)劃地鐵昌平南延、19號支線軌道及站臺設于站場下方的地下二層，中間地下一層設3條地鐵的換乘廳、鐵路進站及出站廳等，流線簡潔、高效，實現(xiàn)了各功能空間高效換乘，解決了13號線加站帶來的換乘距離過長的問題[16]。

(3)為實現(xiàn)國鐵、地鐵、市郊鐵路安檢互認創(chuàng)造了條件。3條地鐵的換乘廳、國鐵進站廳、鐵路快速進站廳、市郊鐵路進站廳、鐵路出站廳設于地下一層的一個大空間中，做到各空間直接相鄰或相對相鄰，為國鐵、地鐵使用一套安檢系統(tǒng)創(chuàng)造了條件[17-19]。

5 狹窄用地空間下建筑與結(jié)構(gòu)一體化的設計方法

清河站房設站定位考慮的3個要素分別為：滿足西側(cè)主站廳空間最大化；站房盡量靠近站臺中心線；滿足連接東西廣場的城市步行通道。清河站設站位置位于京新高速公路、地鐵13號線與鐵路站場間形成弧線區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域形狀狹窄、面積緊湊，見圖8。清河站站房定位分析時，為最大化利用有限場地，將主站房設于弧線空間最大處、站場偏南側(cè)位置，以盡量減小既有交通設施對站房的影響。考慮站房功能與結(jié)構(gòu)功能的契合，將大跨度空間、結(jié)構(gòu)與狹窄用地條件統(tǒng)籌考慮，在豎向空間利用、站房造型及立體交通方面，解決用既有高速公路、既有城市軌道交通和既有建筑形成的狹窄用地條件下站房設計問題，充分實現(xiàn)土地與空間的高效利用。一體化設計包含如下內(nèi)容。

圖8 清河站站房定位分析

(1)“A”形結(jié)構(gòu)柱與站房空間的融合

考慮清河站站房距離京新高速公路較近，為實現(xiàn)與京新高速的安全距離，將“A”形柱作為建筑結(jié)構(gòu)承重柱，“A”形柱上部收縮解決上述的安全距離問題。同時，柱底部大空間解決人流集散的功能需求，實現(xiàn)了地下、地上站房進站、候車等多種功能空間的連通。在結(jié)構(gòu)與建筑造型一致方面，“A”形柱西側(cè)支腿傾斜角度與建筑傾斜角度相吻合，巧妙地將結(jié)構(gòu)構(gòu)件融合于建筑立面，為結(jié)構(gòu)體系提供了有效的抗側(cè)力支撐及豎向支撐，實現(xiàn)了建筑功能、結(jié)構(gòu)需求和建筑造型的高度統(tǒng)一。進站廳“A”形柱空間效果見圖9。

圖9 清河站進站廳A型柱空間效果實景

(2)曲面屋頂結(jié)構(gòu)與西高東低的屋頂造型融合

從造型角度，清河站站房采用西高東低的屋面造型，結(jié)合傾斜“A”形柱，西側(cè)立面仰傾，懸挑的大屋檐及簡化的斗拱，形成獨特的立面特色。同時，西高東低的形態(tài)使得旅客候車的同時，能看到西側(cè)優(yōu)美的西山景色，形成良好的視線景觀，增加了候車廳的舒適度。高速公路出京方向的清河站見圖10。

圖10 京新高速公路出京方向的清河站

另一方面，設計中將屋面西側(cè)抬高，目的也是解決站房與現(xiàn)狀建筑距離過近造成的壓抑及高速公路對站房造成的不利影響；而將東側(cè)屋面降低，也減小了站房對既有辦公、住宅等帶來的壓抑感。圖11為清河站獨具特色的屋面造型。

圖11 清河站獨具特色的屋面造型

(3)多元化鋼結(jié)構(gòu)支撐柱與內(nèi)部空間的融合

設計中結(jié)合清河站站房立面及內(nèi)裝修效果，建立了一種由多種形式鋼結(jié)構(gòu)支撐柱(“A”形柱、“Y”形柱、直柱)和懸鏈形屋面梁組合的新型站房結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了“建筑造型、內(nèi)部空間、結(jié)構(gòu)受力”的高度統(tǒng)一[20]。清河站高架候車大廳實景見圖12。

圖12 清河站高架候車大廳

“A”形柱巧妙分解既有高速公路的不利因素，與建筑造型、功能需求、結(jié)構(gòu)受力相結(jié)合，形成站房豎向聯(lián)系空間；“Y”形柱為120 m進深的候車廳提供支撐作用的同時，創(chuàng)造了寬敞舒適的使用空間，豐富了室內(nèi)視覺效果；懸鏈形主桁架梁不僅與建筑的室內(nèi)外造型相呼應，同時避免二次結(jié)構(gòu)找型導致造價增加及施工難度提高。通過3種柱型的結(jié)合，使車站造型、內(nèi)部空間與結(jié)構(gòu)形成一致，簡潔、明快而富有特色。

6 結(jié)語

隨著城市化進程的進一步加快、土地資源的緊張及高速鐵路網(wǎng)的不斷加密，在狹窄用地空間內(nèi)設置車站的幾率越來越高，因此，探討在狹窄用地空間下與環(huán)境共生高鐵站房設計方法尤為必要。

本文立足于京張高鐵清河站的工程實踐，通過對清河站周邊現(xiàn)狀、既有軌道交通、高速公路、辦公及住宅區(qū)等制約因素進行分析，提出狹窄用地空間下與既有高速公路直接相連并充分利用橋下空間的設計方法，以實現(xiàn) “站”與“城”的暢通融合和功能融合；提出既有軌道交通落地與國鐵站場并場設計的方法，以實現(xiàn)多種交通方式的高效換乘；尋求狹窄用地空間下建筑與結(jié)構(gòu)一體化的設計方法，以實現(xiàn)建筑功能、空間、造型與結(jié)構(gòu)的一體化的設計策略及方法，最終達到車站節(jié)約土地資源、創(chuàng)造良好站房空間并與環(huán)境共生的目的，研究成果為類似工程起到一定的借鑒作用。