李宇辰,韓永偉

(1.中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司,北京 100055； 2.中國鐵路北京局集團有限公司站房工程項目管理部,北京 100860)

鐵路客站的功能系統(tǒng)一般由客站廣場、站房和鐵路車場三要素組成，鐵路車場是鐵路客站的設(shè)計基礎(chǔ)，其主要功能是完成旅客的乘降、換乘以及列車的?？亢婉傠x。

現(xiàn)今鐵路系統(tǒng)發(fā)達國家的鐵路客流流線大多為“通過式”，站房空間是提供短暫候車、購票、換乘、購物、休憩等復(fù)合功能的場所，站臺和雨棚構(gòu)成的空間才是最主要的旅客集散空間，也是鐵路客站最重要的、最富有感染力的空間；站臺雨棚的設(shè)計感、尺度感，在車場空間的構(gòu)建中起著愈發(fā)重要的作用。

1 有柱站臺雨棚的應(yīng)用現(xiàn)狀及功能發(fā)展

1.1 概念與分類

我國傳統(tǒng)鐵路客站的站臺雨棚與站房相對獨立，其建筑形式分為有柱式與跨線式，如圖1、圖2所示。有柱式雨棚主體結(jié)構(gòu)材料多為鋼筋混凝土，雨棚柱立于站臺之上，結(jié)構(gòu)形式簡單，跨度較小，投資較低，多應(yīng)用于中小型客站；跨線式雨棚將柱子設(shè)置在線路中間，采用大跨結(jié)構(gòu)形式，多應(yīng)用于大型客站。

圖1 有柱式雨棚

圖2 跨線式雨棚

1.2 應(yīng)用現(xiàn)狀

以京張高鐵各客站為例，清河站為大型車站，采用跨線雨棚；張家口站為中型車站，局部采用跨線雨棚，主要采用有柱雨棚，如圖3所示；昌平、東花園北、懷來、下花園北等小型車站，全部采用有柱雨棚。縱觀全線鐵路車場，有柱雨棚的覆蓋面積達到了60%以上。

圖3 京張高鐵混凝土雨棚

美觀的車場空間是首次到達旅客對城市的第一印象，也是即將離開的旅客對城市的最后記憶[1]，有柱雨棚正是構(gòu)建這一空間的最關(guān)鍵因素。有柱雨棚擁有安全系數(shù)高、耐久性好、遮雨效果好、投資造價低、施工周期短等優(yōu)點，在全路應(yīng)用極為廣泛。

1.3 功能發(fā)展

站臺雨棚最基礎(chǔ)的功能是擋雨及照明，而伴隨“智能鐵路”建設(shè)的蓬勃開展，雨棚搭載了很多的信息傳遞功能，越來越多的信息設(shè)備出現(xiàn)，如動態(tài)標識屏、靜態(tài)標識、攝像機、電子時鐘、WIFI盒子、揚聲器、電鈴等，雨棚成為一種信息的載體。

2 新型雨棚設(shè)計概述

2.1 傳統(tǒng)雨棚設(shè)計問題剖析

首先，傳統(tǒng)雨棚的結(jié)構(gòu)體系(圖4)是以柱承梁，以梁承板，板在梁上，梁在柱上，梁間有格，格間封板[2]。很多外觀缺陷，如雨水管接口不居中、筒燈整體明露、橋架整體明露、末端設(shè)備明露等問題，均因未曾突破梁板柱的體系或其順位關(guān)系。

圖4 傳統(tǒng)雨棚典型案例

其次，傳統(tǒng)雨棚設(shè)計對運維便捷性與成本考慮不足。如外飾涂料的使用，部分雨棚的雨水管埋于柱中、管線埋于板內(nèi)的做法，都將對后期的運營維護造成很大負擔(dān)。

再次，傳統(tǒng)雨棚造型較為呆板，千篇一律，已無法滿足旅客審美與當代鐵路設(shè)計發(fā)展需求。

最后，由于智能化設(shè)備的日益增多，傳統(tǒng)雨棚的設(shè)備搭載能力愈顯不足，對管線橋架的處理方式也走進了“死胡同”。

2.2 新型雨棚結(jié)構(gòu)形式與建筑形態(tài)設(shè)計過程

第一，柱梁交接節(jié)點，是傳統(tǒng)混凝土雨棚多個核心問題的集中區(qū)段。雨水管偏心設(shè)置并不美觀，若居中設(shè)置，則要求雨水收集點位于柱心連線，且順軌向主梁不居于柱心；筒燈高約20 cm，為達到美觀要求，需將燈身盡量隱沒；順雨棚通長存在有大量線纜，要求有較為隱蔽的空間完成其鋪設(shè)。經(jīng)綜合考慮，以“一柱二梁”的手法作為解決上述問題的核心點，順軌主梁采用雙梁并行的模式，梁間結(jié)構(gòu)板上作水溝、下作線槽。

第二，優(yōu)化旅客可見的梁格空間，將結(jié)構(gòu)板下移至梁下皮，人視可見為整板。此時上返梁格成了蓄水槽，需將梁格間使用輕質(zhì)材料填充才可完成排水，卻不甚經(jīng)濟。

第三，與造型結(jié)合的持續(xù)優(yōu)化，尋求造型與功能的切合。維持順軌向邊梁不動，主梁下沉，以保證在無冗余填充的情況下排水順暢。

第四，結(jié)合材質(zhì)與功能的需求，調(diào)整雨棚細部結(jié)構(gòu)形態(tài)，達到功能與美觀的結(jié)合統(tǒng)一，如圖5所示。

圖5 新型雨棚形成過程

2.3 新型雨棚外觀概況

新型雨棚采用清水混凝土材質(zhì)；柱截面自下而上逐漸放大，最終隱沒于屋面板下；梁柱交接處設(shè)明縫；順軌向主梁為并行雙梁，其間設(shè)裝飾格柵，格柵內(nèi)部布置線纜及設(shè)備末端；雨水管設(shè)置于雨棚柱凹槽處，通長不設(shè)卡件；垂軌向屋面板根據(jù)模板分格設(shè)置明縫；旅客可見區(qū)域不設(shè)梁窩，設(shè)備線路不明敷，如圖6所示。

圖6 新型雨棚效果圖

3 新型雨棚設(shè)計要點

3.1 清水混凝土材質(zhì)的應(yīng)用

清水混凝土是直接利用混凝土成型后的自然質(zhì)感作為飾面效果的混凝土。根據(jù)質(zhì)量和表觀效果，可分為普通清水混凝土、飾面清水混凝土和裝飾清水混凝土[3]，本次雨棚設(shè)計，采用飾面清水混凝土，即表觀顏色統(tǒng)一，有規(guī)律的明縫與蟬縫，以混凝土的本色、本質(zhì)示人。

清水混凝土的應(yīng)用在我國車站設(shè)計中還處于起步狀態(tài)[4]。本次有柱雨棚的設(shè)計，由于可近觀、可觸碰，對設(shè)計和施工提出了更為精細化的要求，這也是清水混凝土工藝在我國鐵路有柱雨棚建設(shè)上的首次應(yīng)用。

首先，清水混凝土表觀效果上佳，符合現(xiàn)代審美要求[5]。清水混凝土充分展現(xiàn)水泥本身特有的原始與樸素，顏色端莊穩(wěn)重、易維護，極具東方文化特點；同時清水混凝土規(guī)避了飾面涂料的使用，綠色環(huán)保，與綠色建筑的理念相迎合[6-8]。

其次，清水混凝土的耐久性遠高于傳統(tǒng)涂料，極大降低了運維成本。站臺是旅客非靜止區(qū)域，行李拖行可能造成雨棚涂料易污損、脫落；清水混凝土以材質(zhì)為飾面，強度極高，不易污損，有效避免人為破壞產(chǎn)生的翻修。清水混凝土自身的抗?jié)B性能、抗融凍性能，混凝土成型后，其表面附加的滲透型保護劑，會在表面3 cm左右厚度內(nèi)形成封閉區(qū)段，對其耐腐蝕性、防塵性能、抗?jié)B透性、耐紫外線能力都將有所提高，進而增加其耐久性[9]。

再次，清水混凝土的應(yīng)用與實施還倚仗了設(shè)計、施工及模板加工技術(shù)的進步[10]。雨棚尺寸，要求采用大鋼模，準確切割；雨棚的近人效果，要求施工精度極高，配合比控制準確；人機的承重能力與效率需求，要求設(shè)計必須考慮明縫分格位置、脫模難易度、振搗方式等問題。在設(shè)計水平與施工工藝同時達到一定高度后，二者才可互相滿足、互相成就，清水混凝土材質(zhì)，方可應(yīng)用于雨棚工程。

3.2 “槽”的設(shè)置

基于管線通路、屋面排水、設(shè)備安裝等需求，于順軌主梁間設(shè)置400 mm(寬)×450 mm(高)的“槽”，這個空腔便是混凝土站臺雨棚除遮雨功能外，其余功能的載體。

站臺雨棚每隔4 m布置1個筒燈，其供電線路的鋪設(shè)，采用順軌道方向橋架，尺寸為10 cm×10 cm。站臺雨棚上存在有大量動、靜態(tài)標識屏、攝像頭以及揚聲器、WIFI等，其控制核心位于站房內(nèi)的信息機房，為達到對每臺設(shè)備的控制與監(jiān)測，需順軌道方向滿鋪線纜， 線路橋架尺寸為10 cm×15 cm。

大量設(shè)備的分散布局、管線的支吊明裝，都是影響美觀及與大幅清水混凝土不貼合的因素，“隱匿”不失為管線與設(shè)備布局的最佳選擇[11]，整合的“槽”應(yīng)運而生，在最小空間內(nèi)滿足管綜與檢修需求，如圖7所示。

圖7 “槽”內(nèi)管線布局(單位：mm)

結(jié)合雨棚整體樣式、橋架與燈具及其他設(shè)備的安裝需求，采用順軌向方通對“槽”進行裝飾。順軌向梁窩內(nèi)側(cè)設(shè)有預(yù)埋件，焊接L50 mm角鋼連接件；連接件上焊接L50 mm角鋼，用作2條橋架的架設(shè)龍骨，同時其下部用螺栓連接L40 mm角鋼，用作方通的加設(shè)龍骨，螺栓設(shè)于方通縫隙間；燈具安裝件與上部L50 mm角鋼連接，燈具下皮與方通下皮平齊。這樣將多種設(shè)備橋架龍骨結(jié)合考慮，節(jié)約了鋼材用量；同時方通龍骨的巧妙連接方式，使得方通可以整組拆裝，方便運維，如圖8所示。

圖8 “槽”下方通的安裝固定方式(單位：mm)

本混凝土雨棚設(shè)計的另一個槽，用于柱截面設(shè)計，如圖9所示，以寬約20 cm、深15 cm的凹槽，作為直徑10 cm的雨水管的布設(shè)空間。為方便運維，鐵路運營管理部門一般會要求雨水管明設(shè)，而此凹槽解決了雨水管明設(shè)過于突兀、影響美觀的問題，同時還通過結(jié)構(gòu)柱配筋的調(diào)整，未增大柱截面，使得柱體纖細；在雨水管卡扣的細節(jié)處理上，不再采用通常1 m間距1個卡件的固定方式，而是于方通以上、地面以下、旅客不可見位置設(shè)置2組加強的鍍鋅卡件，以形成與清水混凝土同樣純凈的立面效果。

圖9 柱上的“槽”(單位：mm)

3.3 “縫”的設(shè)計

混凝土脫模后，造型轉(zhuǎn)接處所形成的明縫，與模板拼接處的細小禪縫，是清水混凝土的最大特色之一，縫的存在，被視為清水混凝土的建筑語言。該雨棚存在有2處明縫，第一處位于梁柱分界處，第二處用作檐口滴水，如圖10所示。

圖10 柱頂及檐口的“槽”

梁柱分界處的明縫設(shè)置，主要是為了滿足施工需要。基于工序、載具、模板拆裝等因素，混凝土雨棚的立柱需先行澆筑，而后梁板一體澆筑；在這種施工順序下，柱體與梁板雖可做到交接處截面一致，卻無法完美拼接，且可能會造成色差，設(shè)計上索性將此處設(shè)置明縫，不但可規(guī)避以上問題，還可作為柱頭造型，將雨水管處向上延伸的凹槽做出形態(tài)變化，順接上部的異形梁體。

因施工需求，雨棚檐口下部轉(zhuǎn)折處一定存在模板交接，若做整板處理則在脫模時容易損傷混凝土表皮；檐口下皮造型較為圓潤，雨水易順勢滑落至屋面的下板面，需在弧段結(jié)束處完成檐口滴水[12]。結(jié)合以上2個條件，設(shè)計上順勢而為，在經(jīng)過3種檐口滴水形式的比較后，選擇半圓形明縫(形式3)作為滴水。雨棚板上的減法，便是模板上的加法，僅需在模板內(nèi)墊硬質(zhì)PVC條即可，這樣形成的滴水很容易保證順直，且脫模方便，無碎角、脫落風(fēng)險，如圖11所示。

圖11 檐口滴水形式比選

禪縫位置設(shè)計，講求規(guī)整與對位準確，并根據(jù)施工技術(shù)條件，盡量減少。柱面設(shè)4條禪縫，分別位于柱四角弧段拐點，如圖12所示，柱凹槽處不設(shè)縫，通過模板加工一體成形。梁板順軌向禪縫設(shè)置以直線、弧線拐點為分界，垂軌向禪縫設(shè)置對應(yīng)槽下方通及燈具布點，采用統(tǒng)一模數(shù)，完全貼合。

圖12 柱模板平面

3.4 精細化設(shè)計

由于清水混凝土一次成形，不再修飾的特性，要求所有預(yù)埋件都必須在施工前進行精準對位，如圖13所示。站臺雨棚上設(shè)有動態(tài)標識、靜態(tài)標識、監(jiān)控攝像頭、時鐘等，是一個龐大的末端設(shè)備組團，出于行車安全考慮，兼顧美觀效果，所有固定件必須預(yù)埋，不可后植，以避免后植件脫落造成事故，或施工時破壞清水混凝土的表觀效果；此外，梁板禪縫位置與槽內(nèi)方通及燈具對應(yīng)，燈具依靠方通龍骨進行固定；以上所有設(shè)備、縫隙全部聯(lián)系在一起，需統(tǒng)籌考慮[13]。這對多專業(yè)的協(xié)同設(shè)計水平與精度提出了更高的要求，同時也推進了精細化設(shè)計、精品化工程的進步。從京張高鐵站臺雨棚的實踐結(jié)果看，精細化多專業(yè)協(xié)同設(shè)計是可以做到的。

圖13 燈具、預(yù)埋點位、禪縫對位示意

4 結(jié)語

作為清水混凝土有柱雨棚1.0版的初踐者，經(jīng)過對結(jié)構(gòu)形態(tài)的突破、清水混凝土材質(zhì)的應(yīng)用，槽、明縫、禪縫、滴水等細節(jié)的雕琢，將多專業(yè)的線纜及末端設(shè)備協(xié)同考慮、一體化布局，最后經(jīng)設(shè)計方與施工方、模板加工方的多次磨合，形成了較為完善的有柱站臺雨棚形式，推廣應(yīng)用于京張、贛深、鄭濟、太焦、昌景黃等多條國鐵線路上，如圖14所示。該形式雨棚適用性廣泛，其造型中部存在平直段，可通過調(diào)整平直段長度來適應(yīng)站臺寬度變化，亦能夠較好地應(yīng)用于大車場的曲線站臺；但由于混凝土自重限制，該形態(tài)并不適用于高架站下站臺樓扶梯斜段及橋式站臺。

圖14 建成后的站臺雨棚

隨著清水混凝土雨棚的推廣，問題也隨之出現(xiàn)；由于商品混凝土質(zhì)量、施工工藝、氣候條件因素的差異，造成了清水混凝土表觀效果的區(qū)別、局部的缺陷，在工藝、流程、原料配合比等方面仍處于實際工程探索階段，有待通過實踐與總結(jié)形成標準。

鐵路建設(shè)標準的提高、國民審美水平的提升、智能化要求的增加，必將對站臺雨棚設(shè)計提出新的挑戰(zhàn)；清水混凝土雨棚作為站臺乘降空間優(yōu)化的重要組成部分、站臺雨棚演化歷程的重要節(jié)點，現(xiàn)已步入了裝配式雨棚的研究階段；以其開辟出的構(gòu)造新思路為出發(fā)點，后續(xù)站臺雨棚的設(shè)計也開始向多元化發(fā)展，共同為提升客站品質(zhì)、讓旅客具有滿足感的奮斗目標，提供動力與支持。