鄭雨，金振山，王青衣

（1. 中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司 建設(shè)管理部，北京 100860；2. 中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司 地下直徑線工程項(xiàng)目管理部，北京 100045；3. 中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 建筑設(shè)計(jì)研究院，天津 300308）

1 我國(guó)站房雨棚概況

我國(guó)鐵路站臺(tái)雨棚隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和鐵路建設(shè)的發(fā)展及建筑技術(shù)材料的進(jìn)步不斷發(fā)展變化［1-2］。20 世紀(jì)50 年代一般采用鋼筋混凝土Y 形柱，上鋪木檁條石棉瓦或瓦楞鐵；60 年代多采用預(yù)制鋼筋混凝土檁條，上鋪石棉瓦；70年代以后，一般采用鋼筋混凝土Y形柱，上鋪預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土圓孔板，板面做瀝青油氈防水層；有些大型站房雨棚在80 年代改為縱向梁上鋪預(yù)應(yīng)力混凝土圓孔板，柱距可達(dá)9 m 和12 m；80—90 年代后，也有采用12 m大柱距現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱梁板結(jié)構(gòu)。

21 世紀(jì)初開(kāi)始有了無(wú)站臺(tái)雨棚柱的設(shè)計(jì)實(shí)踐。2003 年北京站、北京西站無(wú)站臺(tái)柱雨棚改建作為試點(diǎn)工程開(kāi)始施工，之后開(kāi)始陸續(xù)設(shè)計(jì)建成上海南站、揚(yáng)州站、泰州站等，都采用了無(wú)站臺(tái)柱雨棚?！笆晃濉逼陂g，原鐵道部提出按照“功能性、系統(tǒng)性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、文化性”的要求，加快新客站建設(shè)和既有客站改造，推廣高站臺(tái)、無(wú)站臺(tái)柱風(fēng)雨棚、無(wú)障礙行走，增強(qiáng)客站的服務(wù)功能。無(wú)站臺(tái)柱雨棚成為我國(guó)現(xiàn)階段鐵路客站建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)，目前特大型及大型鐵路站房一般建設(shè)在直轄市或省會(huì)城市等區(qū)域中心城市，其站臺(tái)雨棚大多為無(wú)站臺(tái)柱雨棚結(jié)構(gòu)。

站場(chǎng)條件是控制雨棚規(guī)模的最主要條件之一，無(wú)論站臺(tái)數(shù)量多少，站臺(tái)長(zhǎng)度均在450～550 m，標(biāo)準(zhǔn)站臺(tái)寬度12 m左右，基本站臺(tái)寬度根據(jù)工程實(shí)際情況確定。因此，站臺(tái)區(qū)域面積確定了雨棚的覆蓋面積。同時(shí)，為了防止站臺(tái)區(qū)域飄雨雪，設(shè)計(jì)中線間敞開(kāi)區(qū)域較小，雨棚覆蓋面積規(guī)模往往較大，工程投資也較大，用途單一。各典型站站臺(tái)雨棚技術(shù)指標(biāo)及結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1、圖1。

表1 各典型站站臺(tái)雨棚技術(shù)指標(biāo)匯總

圖1 各典型站站臺(tái)雨棚結(jié)構(gòu)

2 相關(guān)案例借鑒與研究

我國(guó)地鐵上蓋開(kāi)發(fā)已具備一定經(jīng)驗(yàn)，可從某些方面進(jìn)行一定借鑒。上海市軌道交通金橋停車場(chǎng)項(xiàng)目位于上海市浦東新區(qū)金橋開(kāi)發(fā)區(qū)軌道交通金橋停車場(chǎng)內(nèi)，軌道交通金橋停車場(chǎng)地塊東至外環(huán)運(yùn)河、西至金穗路、南至桂橋路、北至金海路，地塊用地面積為97.48 hm2（計(jì)算至道路中心線及河道中心線）。規(guī)劃軌道交通9、12、14 號(hào)線在項(xiàng)目?jī)?nèi)穿過(guò)，在項(xiàng)目北側(cè)及西側(cè)各設(shè)1個(gè)站點(diǎn)，使未來(lái)出行交通更加便利。

軌道交通金橋停車場(chǎng)地塊綜合利用項(xiàng)目擬結(jié)合軌道交通三線（9、12、14號(hào)線）換乘樞紐和停車場(chǎng)地的自身?xiàng)l件，將停車場(chǎng)地塊建設(shè)成為公共服務(wù)設(shè)施完善、環(huán)境良好的保障性住房基地；同時(shí)，輔以適量的商業(yè)、辦公、教育、青年公寓、人才公寓等配套設(shè)施，以補(bǔ)充金橋開(kāi)發(fā)區(qū)以上配套設(shè)施的缺失，將綜合利用項(xiàng)目所在區(qū)域建設(shè)成為地區(qū)性公共中心。

上海市軌道交通金橋停車場(chǎng)項(xiàng)目（見(jiàn)圖2）總建設(shè)量約87.50 萬(wàn)m2，其中居住建筑總量為62.61 萬(wàn)m2，社區(qū)級(jí)公共服務(wù)設(shè)施面積2.09 萬(wàn)m2，基礎(chǔ)教育設(shè)施面積5.96萬(wàn)m2，商業(yè)辦公建筑量約16.84萬(wàn)m2。上蓋部分建設(shè)量約37.36 萬(wàn)m2（包括住宅建筑約29.31 萬(wàn)m2，公共配套設(shè)施約2.09萬(wàn)m2，基礎(chǔ)教育社區(qū)5.96萬(wàn)m2），落地部分開(kāi)發(fā)建筑量約50.14 萬(wàn)m2（包括住宅建筑約33.3萬(wàn)m2，商業(yè)辦公建筑約16.84萬(wàn)m2）。

3 站臺(tái)雨棚屋面停車場(chǎng)技術(shù)研究

隨著國(guó)家鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，鐵路客站設(shè)計(jì)從站城一體化、功能復(fù)合化的角度出發(fā)，根據(jù)大型客站樞紐內(nèi)廣場(chǎng)用地緊張的現(xiàn)實(shí)情況，為節(jié)省土地資源，滿足城市建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的要求［3-4］，探索開(kāi)發(fā)利用鐵路車場(chǎng)以上空間，提高站臺(tái)雨棚屋面利用率。在北京朝陽(yáng)站的設(shè)計(jì)中（見(jiàn)圖3），將出租車、社會(huì)車輛的落客功能引入大型站房高架層，采用將站臺(tái)雨棚屋面全部應(yīng)用為停車場(chǎng)的新型雨棚模式。

3.1 雨棚屋面停車場(chǎng)與市政接駁一體化方案研究

車站站址位于東四環(huán)與東五環(huán)之間，姚家園路以北、姚家園北街以南、將臺(tái)洼西路以西、駝房營(yíng)路以東的地塊內(nèi)。站場(chǎng)規(guī)模7 臺(tái)15 線，雨棚上蓋停車場(chǎng)規(guī)模6.2 萬(wàn)m2，最高聚集人數(shù)5 000 人，停車數(shù)量為社會(huì)車輛490 輛、大巴車3 輛。規(guī)劃范圍內(nèi)交通基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)較薄弱，設(shè)計(jì)采用交通模擬仿真分析的方法，對(duì)雨棚屋面停車場(chǎng)的平面布局和市政接駁提出合理解決策略，避免形成進(jìn)出站交通堵點(diǎn)。依據(jù)方案設(shè)計(jì)思路，高架層除了常規(guī)落客車道邊外，還增設(shè)了平層停車位，分別位于南北兩側(cè)平臺(tái)。除提升整個(gè)樞紐的停車容量外，也預(yù)留了應(yīng)對(duì)超高峰機(jī)動(dòng)車落客需求的空間。

圖3 北京朝陽(yáng)站剖透視圖

雨棚屋面停車場(chǎng)功能分為高架送客通道、落客區(qū)、景觀帶、停車場(chǎng)四部分（見(jiàn)圖4）。實(shí)現(xiàn)人流、車流與景觀的合理銜接。

圖4 北京朝陽(yáng)站雨棚屋面停車場(chǎng)平面布置圖

北側(cè)進(jìn)站車輛由連接?xùn)|四環(huán)或姚家園北街的專用高架進(jìn)入車站高架車道，在北側(cè)高架落客平臺(tái)落客，然后可繼續(xù)沿北側(cè)環(huán)形車道返回；南側(cè)進(jìn)站車輛由連接姚家園路的專用高架進(jìn)入車站高架車道，在南側(cè)高架落客平臺(tái)落客，然后可繼續(xù)沿南側(cè)環(huán)形車道返回姚家園路。實(shí)現(xiàn)“北進(jìn)北出、南進(jìn)南出”。北京朝陽(yáng)站雨棚屋面停車場(chǎng)流線分析見(jiàn)圖5。

圖5 北京朝陽(yáng)站雨棚屋面停車場(chǎng)流線分析

根據(jù)鐵路客流集散交通方式劃分，南北進(jìn)站口高峰小時(shí)承擔(dān)進(jìn)站客流規(guī)模見(jiàn)表2。按照相關(guān)研究單位的外圍交通預(yù)測(cè)提資，進(jìn)行校核后得到高架層南北兩側(cè)的機(jī)動(dòng)車流量（見(jiàn)表3）。針對(duì)落客車道邊形式進(jìn)行研究（見(jiàn)圖6），經(jīng)分析對(duì)比采用平行式為主的布置方式。

表2 南北進(jìn)站口高峰小時(shí)承擔(dān)進(jìn)站客流規(guī)模 人次

表3 南北進(jìn)站口的機(jī)動(dòng)車流量 車次

圖6 落客車道邊形式對(duì)比

常用樞紐小客車和出租車車道邊落客通行能力見(jiàn)表4（為100 m標(biāo)準(zhǔn)段的車道邊通行能力）。高架落客區(qū)的車道邊設(shè)置方式如下：北側(cè)采用4 組車道，為2+2+2+2 形式，有效車道邊長(zhǎng)約100 m/車道；南側(cè)采用3 組車道，為2+2+2形式，有效車道邊長(zhǎng)約105 m/車道。

表4 常用樞紐小客車和出租車車道邊落客通行能力 pcu/h

行人上下車所需時(shí)間由VISWALK 模塊自行計(jì)算。仿真車流以進(jìn)入?yún)^(qū)域后30 km/h 速度進(jìn)入落客區(qū)，人車交織降為12 km/h，車庫(kù)出入口為5 km/h。平均落客時(shí)間為40 s/車。行人從落客車道邊和停車場(chǎng)通過(guò)人行橫道過(guò)街，遵從行人優(yōu)先原則，服務(wù)水平良好，進(jìn)出高架匝道較為流暢。南北側(cè)各雙向四車道的主環(huán)路無(wú)明顯延遲或排隊(duì)情況。

北雨棚屋面樓前8 車道（2+2+2+2）落客設(shè)施量充足，為遠(yuǎn)景年預(yù)留足夠空間。車輛運(yùn)行正常，保持較高服務(wù)水平，未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重延時(shí)、排隊(duì)、擁堵等現(xiàn)象。除了常規(guī)車道邊外，還設(shè)置了平層車場(chǎng)，綜合考慮車流交織和使用偏向后，按照2 進(jìn)2 出進(jìn)行預(yù)留（見(jiàn)圖7）。其中1號(hào)、2號(hào)為進(jìn)口，3號(hào)、4號(hào)為出口。對(duì)整個(gè)北側(cè)高架環(huán)路而言，基本是主線3 車道（路段5 的區(qū)域?yàn)? 車道）。從仿真結(jié)果來(lái)看，雖然可以保持流暢，但考慮此處斷面量最大，且服務(wù)停車場(chǎng)進(jìn)口，為避免閘機(jī)后排隊(duì)回堵，在1號(hào)進(jìn)口處做節(jié)點(diǎn)放大設(shè)計(jì)，保持進(jìn)場(chǎng)效率。

南雨棚屋面樓前6車道落客設(shè)施量充足，為遠(yuǎn)景年預(yù)留足夠空間。車輛運(yùn)行正常，保持較高服務(wù)水平，未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重延時(shí)、排隊(duì)、擁堵等現(xiàn)象。除了常規(guī)車道邊外，還設(shè)置了平層車場(chǎng)，綜合考慮車流交織和使用偏向后，按照2 進(jìn)1 出進(jìn)行預(yù)留。其中1 號(hào)、2 號(hào)為進(jìn)口，3號(hào)為出口（見(jiàn)圖8）。

圖7 北雨棚屋面平層車場(chǎng)

圖8 南雨棚屋面平層車場(chǎng)

通過(guò)仿真模型輸出成果，進(jìn)行了研究區(qū)域內(nèi)出行時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，正常進(jìn)入高架區(qū)落客離場(chǎng)在3 min 以內(nèi)。北側(cè)平臺(tái)平均花費(fèi)時(shí)間166 s，南側(cè)平臺(tái)平均花費(fèi)時(shí)間162 s，整體交通布置較為合理。

3.2 無(wú)柱雨棚屋面停車場(chǎng)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵問(wèn)題研究

雨棚為線間立柱（見(jiàn)圖9），上方功能為停車場(chǎng)和高架車道，柱網(wǎng)為12×（22～32）m，采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。垂軌向梁跨度較大，采用緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁，其他為普通鋼筋混凝土梁。

圖9 雨棚結(jié)構(gòu)示意圖

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)縫研究。停車場(chǎng)屋面為露天結(jié)構(gòu)，受溫度荷載影響較大，通過(guò)對(duì)溫度荷載和伸縮縫設(shè)縫形式和位置進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑造型的統(tǒng)一。

中央站房分為6 個(gè)溫度區(qū)段，最大溫度區(qū)為94 m×116 m；西站房分為3個(gè)溫度區(qū)段，最大溫度區(qū)為66 m×120 m；雨棚最大溫度區(qū)段為64 m×102 m。

地下、地上結(jié)構(gòu)分縫位置相同。地下結(jié)構(gòu)縫均為雙柱設(shè)縫；地上結(jié)構(gòu)縫分為雙柱設(shè)縫、梁對(duì)挑設(shè)縫和柱邊牛腿設(shè)縫（見(jiàn)圖10）。

圖10 結(jié)構(gòu)縫設(shè)置示意圖

（2）梁格布置研究。在屋面梁布置時(shí)，結(jié)合大面積停車場(chǎng)屋面排水溝的設(shè)置情況，通過(guò)結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置實(shí)現(xiàn)建筑功能，達(dá)到二者的協(xié)調(diào)、統(tǒng)一。

（3）車輛荷載研究。對(duì)停車屋面車輛的可能作用情況及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點(diǎn)進(jìn)行研究，確定梁、板、柱等不同構(gòu)件的荷載水平，實(shí)現(xiàn)車輛荷載的精細(xì)化加載模式，滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。北京朝陽(yáng)站雨棚車輛荷載取2.5～4.0 kN/m2，計(jì)算梁柱荷載效應(yīng)時(shí)，按照規(guī)范規(guī)定進(jìn)行折減。高架車道的荷載按CJJ 11—2011《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》第10.0.2條中城-B等級(jí)核算。選取15 m跨、負(fù)荷面積4 m，計(jì)算的等效均布荷載為15 kN/m2。

3.3 雨棚屋面停車場(chǎng)建筑及設(shè)備一體化關(guān)鍵技術(shù)研究

3.3.1 消防策略

北京朝陽(yáng)站采用全覆蓋上蓋停車場(chǎng)（見(jiàn)圖11），上蓋總長(zhǎng)度543 m，造成站臺(tái)上方覆蓋面積過(guò)大，沒(méi)有傳統(tǒng)站場(chǎng)軌間的露天開(kāi)敞空間。由于站臺(tái)層作為高架候車廳及地下通廊人員疏散的安全區(qū)域，為了保證該區(qū)域的安全性，應(yīng)對(duì)大面積雨棚屋面采取特定防火加強(qiáng)措施，滿足消防設(shè)計(jì)要求［5-6］。

圖11 北京朝陽(yáng)站站臺(tái)雨棚區(qū)位示意圖

（1）防火間距。地面停車場(chǎng)與高架落客平臺(tái)之間應(yīng)拉開(kāi)一定距離，不得小于6 m，除設(shè)置必要通行天橋外，其他部分全部開(kāi)敞，開(kāi)敞面積不得小于地面面積的25%，兩端開(kāi)口區(qū)域距離地面2.0 m 以上的開(kāi)口可計(jì)算為開(kāi)敞面積。

停車場(chǎng)與高架落客平臺(tái)之間設(shè)置大于6 m 的綠化帶，除高架車道、旅客通行區(qū)域及軌行區(qū)范圍外，設(shè)置消防聯(lián)動(dòng)排煙天窗。

北側(cè)6 m范圍面積為981.6 m2，天窗面積為48 m2×4=192 m2，兩端開(kāi)口區(qū)域距地面2.0 m 以上開(kāi)敞面積為55.68 m2。則開(kāi)敞面積率為（192+55.68）/981.6=25.2%。

南側(cè)6 m范圍面積為1 029.6 m2，天窗面積為48 m2×5=240 m2，兩端開(kāi)口區(qū)域距地面2.0 m 以上開(kāi)敞面積為55.68 m2。則開(kāi)敞面積率為（240+55.68）/1 029.6=28.7%。

（2）排煙策略。地面停車場(chǎng)底板均勻開(kāi)洞率不得小于地面面積的2%（滿足自然排煙的最小要求）；地面停車場(chǎng)側(cè)面為開(kāi)敞形式，則距離蓋板邊緣30 m 范圍內(nèi)可不計(jì)入地面面積。

北側(cè)雨棚面積為10 844.58 m2，天窗側(cè)向面積為235.56 m2，開(kāi)敞面積率為2.2%。

南側(cè)雨棚面積為6 499.44 m2，天窗側(cè)向面積為136.60 m2，開(kāi)敞面積率為2.1%。

3.3.2 排水策略

全覆蓋雨棚屋面排水存在屋面排水坡度和停車坡度平衡的問(wèn)題，屋面坡度大對(duì)排水有利對(duì)停車不利，屋面坡度小對(duì)停車有利對(duì)排水不利。因此根據(jù)數(shù)據(jù)分析最終確定將超大停車屋面劃分為若干個(gè)排水單元，減小匯水面積，采用半有壓流排水系統(tǒng)和暗溝排水，使雨水盡快排出屋面，達(dá)到減小坡度利于停車的目的。

3.3.3 景觀照明

雨棚屋面停車場(chǎng)功能分為“車行”“落客”“集散”“停車”4個(gè)部分，應(yīng)對(duì)不同部分的景觀形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，體現(xiàn)綠色溫馨的客站特點(diǎn)，為旅客帶來(lái)宜人的乘車環(huán)境。屋面停車場(chǎng)存在覆土厚度小、車行空間大、墊層埋管困難等問(wèn)題，對(duì)植物選型和灌溉排水不利，通過(guò)對(duì)北京朝陽(yáng)站工程案例的研究和分析，提出合理的技術(shù)措施。

設(shè)計(jì)中引入雨棚陽(yáng)光導(dǎo)入系統(tǒng)，解決全覆蓋雨棚屋面停車場(chǎng)的照明不利問(wèn)題，達(dá)到節(jié)能環(huán)保目的。該技術(shù)通過(guò)室外采光裝置聚集自然光線，將其導(dǎo)入系統(tǒng)內(nèi)部，然后經(jīng)由導(dǎo)光管裝置強(qiáng)化并高效傳輸后，由室內(nèi)漫射裝置將自然光均勻?qū)胄枰饩€之處（見(jiàn)圖12、圖13）。該技術(shù)具有采光效率高、光譜全、保溫隔熱效果好、抗沖擊性能強(qiáng)、抗UV 性能好、光線柔和、無(wú)頻閃、無(wú)眩光、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

圖12 雨棚陽(yáng)光導(dǎo)入效果圖

圖13 雨棚采光井構(gòu)造示意圖

停車場(chǎng)采用智能照明控制系統(tǒng)，可使照明系統(tǒng)工作在全自動(dòng)狀態(tài)。普通照明采用與視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)或與紅外傳感器聯(lián)動(dòng)的方式，根據(jù)識(shí)別車輛行進(jìn)方向，自動(dòng)開(kāi)啟車輛行進(jìn)方向前方燈光，待車輛通過(guò)后燈光延時(shí)熄滅。停車位加雨棚光伏發(fā)電儲(chǔ)能，晚上為雨棚路燈照明提供電能。

4 結(jié)束語(yǔ)

以北京朝陽(yáng)站站房工程為例，介紹我國(guó)首次將站臺(tái)雨棚全部應(yīng)用為室外停車場(chǎng)所運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)，解決了雨棚屋面作為室外停車場(chǎng)的消防、排水及安全性等問(wèn)題，可為其他大型客站雨棚上蓋開(kāi)發(fā)提供參考和借鑒。