摘要通過對長春軌道交通4號線三期工程高架車站的設計研究,並結合其它工程實踐,從建築和結構兩方面來比較高架車站方案。闡述了道路**分隔帶間修建高架車站的基本思路與方法。著重分析高架車站設計中的一些突出問題以及解決方法,以供有關工程技術人員參考。
關鍵詞軌道交通;高架車站;建築;結構;設計
長春市快速軌道交通4號線三期工程位於城市東部,整體呈南北走向,線路主要分布在市區的寬城區、二道區和南關區三個行政區。線路全長15.953km,其中地下線2.
408km,過渡段約0.279km,其餘為高架線;共設車站15座,其中地下車站3座,高架車站12座。線路正線為雙線。
高架站主要是單層站(站台層和站廳層位於同一層)。這種型式主要是根據長春軌道交通線的經濟、客流特點決定的。這種車站的外立面形狀類似倒寫的「山」字。
本文主要對這種「倒山字」車站(以其代表車站北海路站為例)做主要分析。
北海路站位於北海路北側、臨河街路中隔離帶內。臨河街規劃紅線寬40m,路中隔離頻寬4m。臨河街為城市主幹道。
站位附近道路地面標高為199.75m左右。車站設計有建築、結構、給排水、採暖通風、供電,以及動力照明、弱電等板塊。
其中最主要部分為建築和結構。本文將重點分析這兩部分。
1 建築
由於本站位於臨河街的道路中間,車站主體結構高架在道路上方,所以車站建築設計的重點除需滿足車站功能要求外,還應考慮與周圍景觀協調。車站的體量、高度、建築色彩等必須認真推敲,以減少車站建成後產生對周圍建築空間的壓抑感。
經多次現場調研,結合現場情況,專案組設計了以下兩種車站方案。
方案一:高架二層側式車站,如圖1所示。
該方案車站下方為架空層,行人和車輛可從高架車站下穿行。高架一層為站廳層,設定了非付費區、付費區、售檢票系統以及必要的裝置管理用房;其中車站站廳的中部設定出入口、非付費區,站廳兩端為付費區,同時兩側設定部分裝置及管理用房。高架二層為站台層,主要提供列車行駛和乘客乘降、候車等功能。
該方案由於設計了獨立的站廳層,便於客流疏散,兼顧了市政過街道的功能,同時客流進出站選擇的路線也較靈活;但該建築高度、體量較大。市區道路**分隔帶內修建此型別車站,對周圍建築和城市規劃影響較大。目前已建成的該型別車站有天津地鐵1號線的西橫堤站、武漢軌道交通1號線的大智路站、上海軌道交通3號線吳淞站等。
方案二:高架單層側式車站。
該方案車站下方為架空層,行人和車輛可從高架橋下穿行。車站僅設計站台層,通往站台的天橋上設定了自動售檢票系統,站台兩端結合裝置專業需求,布置必要的裝置管理用房。該方案由於單層布置,建築外觀小巧,對周圍建築和規劃的影響均較小;不足之處是受車站規模影響客流通行能力較低,不適於客流較大的車站以及中轉車站。
目前該型別車站建成較少。天津地鐵1號線的復興門站與之類似(見圖2),但復興門站的裝置和管理用房並不在高架結構上。
經綜合比較,高架單層車站由於其建築體積和建築高度較小,對周圍的道路空間占用不大,故作為長春北海路站的推薦方案。考慮到單層站功能單一,為了實現從一站台到達對面站台的反向換乘功能,在軌道梁底下方設定了跨線通道,這樣從付費區可方便地到達對面站台。車站整體見圖3。
2 結構
2.1 結構總體設計原則
(1)車站結構設計應滿足施工工藝、車輛執行、旅客正常集散和緊急疏散的要求。
(2)結構設計除確保結構安全外,還應具有足夠的耐久性。車站結構設計除應滿足城市規劃、施工、運營要求外,尚應滿足防火、防水、防雜散電流等要求。
(3)車站應與鄰近的建築物統一協調,同步規劃與設計,並應考慮遠期規劃引起周圍環境改變時對車站結構的影響。
(4)根據車站結構的型別、施工方法和使用條件,應分別按有關設計規範和技術要求對其施工階段和正常使用階段進行強度、剛度和穩定性計算,並進行裂縫開展寬度驗算。
(5)車站結構的淨空尺寸應考慮施工誤差、結構變形、後期沉降以及地面翻修等的影響,並應滿足高架車站下道路的橫斷面淨空設計要求。
(6)車站結構設計應充分考慮**的影響。
(7)車站結構設計中必須包括對環境保護的設計,施工過程中盡可能減小對車站周圍環境(重要的建築物、城市交通幹道及地下管線)的負面影響。
(8)應採取防止雜散電流對結構物腐蝕的措施,鋼結構及鋼連線件應進行防鏽處理。
2.2 結構型別方案比較
根據以往車站設計案例經驗並結合現場情況,設計以下三種車站方案。
方案一:「橋、建」完全分開。
在車站範圍內,行車部分結構與區間橋梁一致,其餘部分採用框架結構,站廳、站台均在框架結構內布置。該車站結構的特點為:結構受力明確,計算清晰,不同的結構採用不同的設計規範進行設計;列車的振動對框架結構影響較小;車站裝置均布置在車站主體範圍內,站內柱子較多,必須有布置柱子的條件。
方案二:橋梁結構體系。
在車站範圍內,結構與區間橋梁基本相同,在橋墩上布置站台,站廳內主要裝置布置在車站主體以外。該車站結構的特點是:主體結構體量較小,外形輕巧,屬小型簡易車站;車站以外有可布置裝置用房的空間;結構設計方法基本同方案一。
方案三:空間框架結構體系。
該結構屬橋梁、房建結合方案,高架站先形成空間框架結構,再在其上形成連續板梁。該結構體系受力合理,結構整體性和穩定性好;建築布置方便,柱子設定靈活,建築高度、站廳到站台的提公升高度較小。缺點是列車荷載對站房振動效應明顯,結構計算較為複雜。
按照新地鐵設計規範的要求,框架內構件分別要滿足建築規範的要求和鐵路橋樑規範的要求。
北海路站位於臨河街正中。臨河街現狀為中間4車道(15 m),機動車與非機動車道隔離帶2 m,非機動車道3 m。根據建築總體設計要求,車站採用雙線側式車站。
該方案不具備布置墩柱的條件,而且結構複雜,受力不明確。而實際車站的功能簡單,要求不高,規模也不大,為「倒山字」單層站。綜合其它因素考慮,如總體要求裝置用房主要布置在車站內及全線車站標準統一等要求,故本車站推薦採用方案二。
其橫斷面布置圖見圖4。
在車站中,柱間距採用14~16 m,主要是考慮美學上高與跨的搭配關係。本工程中通過效果圖和類似工程驗證,樑高為1.6 m,柱高8~10 m。
按照**分割比例,計算得出柱間距應為13~16.2 m。實際中,按此柱間距便可以根據車站長度布置柱子。
車站的墩柱布置最後如圖5所示。
3 相關建議
目前,該站的站台為封閉設計,採用建築中常用的鋼結構。各車站通過各種造型,以求達到一站一景,既作為城市的景觀,對吸引客流和改變城市形象也有很好的效果。但實際中發現,鋼結構的設計往往跟不上同期土建設計,更不能做到優先設計,給其下混凝土結構準確提供受理要求,這將極大地滯後設計,甚至會導致先期深入的方案的失敗。
筆者建議:高架車站鋼結構的設計,必須通過各種方法進行先期設計;可以在社會上公開徵集鋼結構外立面建築方案,繼而由鋼結構廠家先期介入,做出一些可行性的方案;並且將類似工程的造價和用鋼量等指標提供給土建結構設計。這樣雖然在前期做了很多任務作,但是能起到提綱攜領的作用,是設計出精品車站必需的步驟。
此型別車站設計對於我國目前新興城市的軌道交通建設具有典型意義,可供軌道交通設計人員參考;特別是客流和規模都不大的車站,其綜合效益很高。
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