城市軌道交通高架線設(shè)計研究

李太民

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計院有限責任公司 沈陽市 110166)

1 高架線目前存在的主要問題及分析

城市軌道交通線路一般分為地下、地面和高架3種敷設(shè)方式，國際上地面線和高架線的占比都比較大，像紐約、東京和巴黎，高架線和地面線占比均超過40%，甚至超過50%，我國北京、廣州、上海等城市都有高架線投入運營，與世界城市軌道交通發(fā)展較快的城市相比，我國各大城市的軌道交通體系結(jié)構(gòu)雖然不是特別完善，但高架線憑借其自身的優(yōu)勢已在很多城市的軌道交通線網(wǎng)中占有一定的比例。

高架線投資經(jīng)濟，一般地下線6～8億元/km，高架線3～5億元/km，節(jié)省大概一半。當然高架線的劣勢也很明顯，需要占據(jù)城市地上空間，對城市景觀的影響非常大，這也是行業(yè)難題。解決好高架線的經(jīng)濟性和美觀性，契合城市發(fā)展，將成為設(shè)計成功的關(guān)鍵，以下針對高架線目前存在的主要問題進行分析研究[1]。

1.1 城市空間壓抑，破壞街道完整性

針對城市空間壓抑，街道完整性被破壞，我們通常通過靜態(tài)空間比例進行分析，即通過視線距離D與建筑物的視平線以上高度H之比D/H來進行分析，見圖1，目前已經(jīng)有很多學(xué)者和專家對上述進行了研究，但結(jié)論尚不統(tǒng)一，普遍的結(jié)論是：視距D與視高H的比例適宜在1～3以內(nèi)。但區(qū)間波動范圍較大，無論是設(shè)計高度還是工程造價的波動幅度也較大，指導(dǎo)性不強。

圖1 靜態(tài)景觀通常用空間比例關(guān)系來分析

我們結(jié)合工程案例進行了模擬分析，選擇了不同的視角，希望能夠找出貼合實際工程的空間比例關(guān)系，見表1。

表1 模擬D/H取值范圍在1～3之間視覺感受分析比較表

通過場景模擬發(fā)現(xiàn)D/H=2.5，空間封閉感較弱，無壓迫感；視線通透方面，若周邊建筑物不高，或為開敞地段，視線通透方面也較好，見圖2。

圖2 D/H=2.5場景模擬

綜合前面的分析，區(qū)間橋梁越低，壓迫感越弱，視線通透性越差。對于周邊建筑物以低矮建筑為主，建議D/H取2～3，對于周邊建筑物以高層為主，建議D/H取1.5～2.5。

當然，經(jīng)濟性也是考慮的重點，在一定范圍內(nèi)，軌面高度每提升1m，1km的工程造價增加約50萬，我們研究梁下凈高，就是要發(fā)掘在滿足城市景觀要求的同時，兼顧經(jīng)濟性的綜合最優(yōu)方案。

除了考慮D/H的比例關(guān)系，我們還要考慮道路對側(cè)的街道輪廓線，如果橋面將建筑物的上部完全遮擋，街道對側(cè)的天際線變成橋面線，也會給人沉悶壓抑的感覺；但如果僅僅是一段遮擋，周邊有高層或低矮建筑在橋面以上或以下露出屋頂，則這種感受能夠得到很大程度的緩解，街道輪廓線能得到比較好的呈現(xiàn)。如果存在大面積的連續(xù)的上部遮擋，應(yīng)該調(diào)整橋面高度避免大面積連續(xù)遮擋。

1.2 車站建筑體量巨大，缺乏整體協(xié)調(diào)感

高架車站最常見的布置方式是站廳、站臺和設(shè)備管理用房全部設(shè)置在路中，全部設(shè)置在路中對視線阻礙較大，見圖3，于是部分車站將設(shè)備管理用房外置路側(cè)，這樣確實能將一層空出來，視線通透感能好些。也可以將整個設(shè)備管理用房全部外掛至路側(cè)，路中僅保留站臺和站廳，這樣路中體量就比較小，更進一步的做法是將站廳也移出路中主體，這樣路中主體僅保留站臺，體量可以說做到最小。在將路中主體體量做到極致最小之后，還可以考慮將附屬設(shè)置在地下，但這樣對運營和管理要求較高，建設(shè)成本也較大，一般應(yīng)用于拆遷征地困難的地段。另外一個突破的方向是減少路中柱墩的數(shù)量，可以采用空間結(jié)構(gòu)，空間結(jié)構(gòu)相較于框架結(jié)構(gòu)而言，跨度大，可與區(qū)間橋梁同跨，減少對地面的橋墩數(shù)量，對建筑內(nèi)部的空間改善也是很有好處的，見圖4。

圖3 全路中車站，路中體量巨大

圖4 設(shè)備管理用房位于路側(cè)地下，路中體量較小

2 高架站站型分析

2.1 路側(cè)站與路中站

路側(cè)站對于線路經(jīng)過地塊的切割和建筑布局以及對未來規(guī)劃的影響較大，路側(cè)站結(jié)構(gòu)體系相對簡單，車站規(guī)模較小，造價較路中站低，對城市交通影響較小。適用范圍為路側(cè)有可利用地塊，符合規(guī)劃要求，道路紅線較窄。路中站環(huán)境污染影響明顯小于路側(cè)站，對城市景觀影響較大。適用范圍為路側(cè)用地緊張，道路紅線較寬。

2.2 島式站臺車站與側(cè)式站臺車站

高架車站站臺形式問題一直是設(shè)計中爭議較大的一個焦點，通過對國內(nèi)外高架車站的分析比較，站臺選型應(yīng)從以下幾個重點方面加以考慮：

(1)客流分布特征

城市軌道交通在早、晚峰時段一般均會呈現(xiàn)出較為明顯的潮汐客流特征，通常來說高峰時段在某個方向的客流會特別大，而另一個方向的客流往往又相對較少，根據(jù)這種潮汐的客流特征，島式站臺比側(cè)式站臺具備更好的適應(yīng)性，能夠使站臺的利用率大大提高，對車站規(guī)模能夠起到有效的控制。

(2)結(jié)構(gòu)受力要求

島式站臺的自動扶梯一般都設(shè)置于中部，對車站框架結(jié)構(gòu)受力比較有利，而側(cè)式站臺的自動扶梯設(shè)置于兩側(cè)，會加大懸臂，結(jié)構(gòu)體量也較大，對城市景觀有較大的影響。從考慮結(jié)構(gòu)斷面形式角度，島式站臺比側(cè)式站臺的車站總寬度要小，同時，建筑高度的控制點會從車站外側(cè)轉(zhuǎn)變到內(nèi)側(cè)，車站的體量感變小，也可以有效減小對鄰近空間所形成的壓迫感。

(3)橋梁線型比較

島式車站兩端橋梁會形成“喇叭口”的線路區(qū)段，其梁部分一般多采用單線箱梁，下部獨柱墩采用Y型，對城市景觀的影響能夠有效降低，側(cè)式站臺車站沒有“喇叭區(qū)”，線路與區(qū)間一致，橋梁的造型比較好。

2.3 路中車站主體結(jié)構(gòu)選型

路中車站主體結(jié)構(gòu)形式主要有“橋-建”分離、“橋-建”合一、“橋-建”部分組合三種，我們必須充分了解各種結(jié)構(gòu)形式的特點，才能做出合理的方案設(shè)計，表2對三種結(jié)構(gòu)選型的優(yōu)缺點進行對比。

表2 路中站主體結(jié)構(gòu)選型比較表

通過表2對比可以看出，很多方面的因素都會影響到高架車站的設(shè)計方案，因此我們必須要注重把握結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的關(guān)鍵點，有效保證高架站結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性與合理性[2-3]。

3 高架車站建筑造型設(shè)計要點

高架車站的建筑造型設(shè)計往往涉及城市空間、建筑、景觀設(shè)計等多個方面，車站建筑造型統(tǒng)一性與個體性的表達是設(shè)計的難點和重點?？梢跃C合考慮建筑的文化要素、場所要素、材質(zhì)、比例尺度、屋面選型等方面的綜合因素，來達到“統(tǒng)一與個體”的設(shè)計要求，呈現(xiàn)出“一線一主題，一站一風景”的設(shè)計理念[4]。

3.1 與地域文化要素的融合及發(fā)展

高架線會對城市原有的空間形態(tài)、風貌產(chǎn)生較大的影響，而出于對地域文化元素的保護和對城市風貌的尊重，應(yīng)該充分地考慮當?shù)氐牡赜蛭幕卣鳎愿玫貪M足人們的精神文化需求，也能展現(xiàn)出城市與地區(qū)的地域文化特征，需要盡量讓車站建筑設(shè)計及交通線路設(shè)施能夠更好地融入到城市環(huán)境之中，促進城市的協(xié)同發(fā)展，使城市文化得到更好的傳承與延續(xù)。

3.2 與場所環(huán)境元素的和諧互動

個體的發(fā)展離不開環(huán)境，個體是在與場所環(huán)境的互動中得到發(fā)展的，城市環(huán)境以多種方式聚集了人類行為所需的特定事物，這些事物對場所特征又起到一定的決定作用。每個高架車站因為在不同的環(huán)境空間，場所特征較為明顯。根據(jù)場所的環(huán)境特點，以不同的建筑形式來適應(yīng)場所的變化，使車站與場所環(huán)境產(chǎn)生和諧互動，更好地融入到場所環(huán)境中。

3.3 材料色彩的合理搭配

高架車站是城市空間的重要組成部分，材料與色彩元素在體現(xiàn)建筑個性特征中起到較為明顯的作用。色彩的合理搭配、調(diào)和，可以為人們創(chuàng)造一個適宜的色彩環(huán)境，色彩的運用直接體現(xiàn)了設(shè)計師的情感意識和藝術(shù)修養(yǎng)。通過對色彩的運用，來展現(xiàn)出建筑的豐富形態(tài)，反映建筑的精神實質(zhì)和文化內(nèi)涵，來進一步統(tǒng)一和突出車站建筑所具有的標識性特征。

3.4 比例尺度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一

和諧統(tǒng)一的空間比例，恰當準確的尺度能夠使新建高架車站與城市空間形成良好的空間秩序，是使建筑獲得準確的體量感和良好的審美的基礎(chǔ)，對城市空間形態(tài)具有重要影響作用。沿線車站建筑形體的比例尺度設(shè)計與所在環(huán)境的城市尺度之間如何協(xié)調(diào)，也是車站造型設(shè)計中遇到的較為突出問題之一。

3.5 屋面形式的選型與表現(xiàn)

高架車站一般都具有大空間造型特征，大空間屋面結(jié)構(gòu)形式應(yīng)如何選取對建筑形態(tài)與造型起著較為關(guān)鍵的作用。常見的大空間屋面形式包括桁架、殼體、膜結(jié)構(gòu)等，不同的屋面形式選型賦予建筑的形象、性格特點也是不同的。恰當?shù)奈菝娼Y(jié)構(gòu)形式選型能實現(xiàn)建筑本體與造型表現(xiàn)的相契合，見圖5、圖6。

圖5 高架站建筑造型方案示例1

圖6 高架站建筑造型方案示例2

4 結(jié)語

軌道交通高架線作為重要城市元素，高架線設(shè)計也是城市設(shè)計的一部分，其選線應(yīng)與城市總體規(guī)劃相結(jié)合，使之更好地融入到城市的整體環(huán)境之中，妥善處理高架線區(qū)間橋梁和車站與城市空間的關(guān)系，協(xié)調(diào)好與沿街建筑物的關(guān)系，在滿足城市景觀要求的同時，盡量降低工程造價，綜合兼顧高架線的經(jīng)濟性和美觀性。