首页 理论教育大型铁路车站地下空间结构解决的四大技术难题

大型铁路车站地下空间结构解决的四大技术难题

【摘要】:图6.52地下空间布置图上海虹桥站总建筑规模约为23 万m2,站房长400 多米,站房一侧为广场,另一侧与机场相连,地铁、出租车、公交车、社会车等多种交通方式在此换乘,是典型的大型综合交通枢纽。图6.53宁波南站地下出站层平面图3)结构设计大型、特大型铁路车站的地下空间结构至少需要解决以下四大技术难题:交通枢纽综合布局、环境温度变化对超大混凝土内力的影响、复杂结构基础选型、大体量混凝土收缩变形的控制。

铁路客站地下空间是兼具功能性、服务性和商业性的新型地下空间,是连接铁路、地铁、公交、出租车等各类城市公共交通的换乘节点,也是交通枢纽与城市商业相互渗透的重要场所。随着大型铁路客站的建设,这类特殊的地下空间开发也逐渐突显其完善城市交通网络、提升车站服务水平、推动城市经济发展的积极作用。

基于“零换乘”设计理念,通过建设大型铁路客站的地下空间,可以起到完善客站空间布局、梳理流线组织、连通客站两侧城市空间、消除沟通障碍的积极作用。

1)组成

一般的大型、特大型车站均设有地下空间,主要包括出站通道、停车场、通廊、商业夹层、地铁及换乘通道等。

(1)出站通道

铁路客站进出站流线一般采用上进下出的方式,大中型客站的出站通道通常设在地下,以便于与地下停车场、地铁等衔接。关于出站口的有关内容,详见第4 章第6 节。

(2)停车场

为了充分利用地下空间、节约用地并且便于与地下停车场及地铁衔接,新建大型、特大型铁路客站的社会车辆停车场一般设在地下。停车场的面积需要根据预测的停车数量确定。有关停车场的设置详见第7 章第4 节。

(3)通廊

为了方便客流组织,可以在地下空间设置服务进出站客流、社会客流的通道,称为通廊,如图6.51所示。通廊结构的设计参数包括结构体系类型、柱类型、主要柱网、最大柱距、结构投影面积、通廊柱建筑用材(混凝土、钢筋、钢结构)、通廊梁板用材(混凝土、钢筋、预应力钢筋、钢结构)等内容。

(4)夹层

夹层是指室内两自然层之间的楼层,也就是房屋内部某层空间高度较大部位所增设的局部楼层。对于车站而言,其候车大厅、进站广厅、出站广厅一般空间高度较高,为了充分利用空间,一般将周围的空间在高度上一分为二甚至一分为三。这些夹层一般多用于商业、停车场、设备用房及其他公共场所。夹层可建于地下也可位于地上。某车站位于候车大厅两侧的商业夹层如图6.51(b)所示。

图6.51 车站通廊及夹层示意图

(5)地铁及换乘设施

大型、特大型车站往往是所在城市的综合交通枢纽,有些车站还与地铁直接衔接,甚至与两条或多条地铁衔接,如北京南站、上海虹桥站等。在这种情况下,往往将地下一层的一部分空间布置为地铁的站厅层,地下二层、地下三层布置为地铁的站台层。北京南站的有关布置如图3.19、图6.16 所示。南京南站地下空间布置如图6.52(a)所示。

2)布局形式

综合考虑站场宽度和经济性等因素,目前铁路客站地下空间主要有“区域型”和“两极型”两种模式。

(1)区域型

区域型布局是指站房下地下空间全部开发、并与广场地下空间融为一体且商业空间与换乘空间彼此交融的一种全面的地下空间开发模式。新建上海虹桥站就是这种开发模式[图3.20、图6.52(b)]。

图6.52 地下空间布置图

上海虹桥站总建筑规模约为23 万m2,站房长400 多米,站房一侧为广场,另一侧与机场相连,地铁、出租车、公交车、社会车等多种交通方式在此换乘,是典型的大型综合交通枢纽。上海虹桥站为上进下出的进出站模式,出站乘客全部出到地下层。站房投影下地下空间的两端为出站厅,中部是地铁换乘厅,出站厅外侧为出租车上客区,出站厅与地铁换乘厅之间设置商业空间。地下层与西侧广场地下空间相连,在广场地下设有公交车场和社会停车场,另一端地下则与虹桥机场候机楼连通。

可以看出“区域型”的开发模式具有换乘便捷、地下空间品质高、节约土地、配套服务完善、经济效益较好等特点。但这种开发方式的初期建设投入比较大,主要是因为地下空间的上部为铁路车场,需要采取框架式结构将铁路架起。因此,这种“区域型”的开发模式比较适合站房规模特大、换乘方式多样且必须将地铁换乘和出租车换乘引入地下空间以实现“零距离换乘”的铁路综合枢纽。

(2)两极型

两极型布局是指站房地下空间只设出站厅与连接站房两端广场地下空间的城市公共通廊,交通换乘空间以及商业开发主要布置在广场地下的开发模式。宁波南站就是这种模式。

宁波南站站房面积4.9 万m2,站房长200 多米,采用上进下出的进出站方式,如图6.53(a)所示。站房南北各设一个广场。北广场地下有地铁1、2 号线换乘厅,以及出租车上下客区和社会停车场,在停车场远离站房处设置地下商业空间。南广场地下层设置出租车场、社会车场以及长途车场,在地下空间夹层里设置了少量商业设施。站房下的地下空间有出站通廊以及位于两个出站通廊之间的24 m 宽南北城市联系通廊,如图6.53(b)所示。

宁波南站地下空间开发比较明显的特点是以满足“零换乘”为出发点,将地铁换乘厅、出租车场、长途汽车站场地等紧邻站房两端布置,以尽量减少铁路与地铁、出租车等交通方式的换乘距离。为了实现铁路线南北城区的联系,站房下设置了城市公共通廊,使得不乘车的人也能够顺利地从一侧广场走到另一侧广场,弥补铁路对城市空间造成的割裂。以满足交通换乘为前提,商业设施设置在离站房相对较远的位置。相对独立的商业空间虽然无法营造“区域型”模式中商业氛围浓厚的出站大厅,但在保障有限空间内有效换乘的同时,也为满足旅客和当地市民的消费及交通需求提供了舒适便捷的环境

因此,“两极型”交通枢纽地下开发模式的特点在于其站房地下空间开发规模较小,仅为出站通廊和城市通廊,结合车站广场地下空间共同实现多种交通方式的“零换乘”,并在一定程度上消除城市割裂,且初期投入相对较少,因此比较适合大型客站站房。

图6.53 宁波南站地下出站层平面图

3)结构设计

大型、特大型铁路车站的地下空间结构至少需要解决以下四大技术难题:交通枢纽综合布局、环境温度变化对超大混凝土内力的影响、复杂结构基础选型、大体量混凝土收缩变形的控制。

在北京南站的地下结构设计中,为了更接近实际情况,突破了以往将上部结构与基础分开计算、不考虑其刚度影响的做法。结构分析借助有限元方法进行,将上部结构与作为其基础的地下结构整体建模,同时用分布压弹簧反映地基土与基础之间的相互作用。这样的分析既考虑了不同结构之间及结构与基础之间荷载的传递,又反映了不同结构之间刚度的相互影响,取得了很好的设计效果。