城市軌道交通高架線設計研究

李太民

(遼寧省交通規劃設計院有限責任公司 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展較快的城市相比，我國各大城市的軌道交通體系結構雖然不是特別完善，但高架線憑借其自身的優勢已在很多城市的軌道交通線網中占有一定的比例。

高架線投資經濟，一般地下線6～8億元/km，高架線3～5億元/km，節省大概一半。當然高架線的劣勢也很明顯，需要占據城市地上空間，對城市景觀的影響非常大，這也是行業難題。解決好高架線的經濟性和美觀性，契合城市發展，將成為設計成功的關鍵，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，目前已經有很多學者和專家對上述進行了研究，但結論尚不統一，普遍的結論是：視距D與視高H的比例適宜在1～3以內。但區間波動范圍較大，無論是設計高度還是工程造價的波動幅度也較大，指導性不強。

圖1 靜態景觀通常用空間比例關系來分析

我們結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

通過場景模擬發現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，經濟性也是考慮的重點，在一定范圍內，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，就是要發掘在滿足城市景觀要求的同時，兼顧經濟性的綜合最優方案。

除了考慮D/H的比例關系，我們還要考慮道路對側的街道輪廓線，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。如果存在大面積的連續的上部遮擋，應該調整橋面高度避免大面積連續遮擋。

1.2 車站建筑體量巨大，缺乏整體協調感

高架車站最常見的布置方式是站廳、站臺和設備管理用房全部設置在路中，全部設置在路中對視線阻礙較大，見圖3，于是部分車站將設備管理用房外置路側，這樣確實能將一層空出來，視線通透感能好些。也可以將整個設備管理用房全部外掛至路側，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置在地下，但這樣對運營和管理要求較高，建設成本也較大，一般應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量，可以采用空間結構，空間結構相較于框架結構而言，跨度大，可與區間橋梁同跨，減少對地面的橋墩數量，對建筑內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 設備管理用房位于路側地下，路中體量較小

2 高架站站型分析

2.1 路側站與路中站

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

2.2 島式站臺車站與側式站臺車站

高架車站站臺形式問題一直是設計中爭議較大的一個焦點，通過對國內外高架車站的分析比較，站臺選型應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，根據這種潮汐的客流特征，島式站臺比側式站臺具備更好的適應性，能夠使站臺的利用率大大提高，對車站規模能夠起到有效的控制。

(2)結構受力要求

島式站臺的自動扶梯一般都設置于中部，對車站框架結構受力比較有利，而側式站臺的自動扶梯設置于兩側，會加大懸臂，結構體量也較大，對城市景觀有較大的影響。從考慮結構斷面形式角度，島式站臺比側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轉變到內側，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，側式站臺車站沒有“喇叭區”，線路與區間一致，橋梁的造型比較好。

2.3 路中車站主體結構選型

路中車站主體結構形式主要有“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構形式的特點，才能做出合理的方案設計，表2對三種結構選型的優缺點進行對比。

表2 路中站主體結構選型比較表

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計方案，因此我們必須要注重把握結構設計問題的關鍵點，有效保證高架站結構設計的科學性與合理性[2-3]。

3 高架車站建筑造型設計要點

高架車站的建筑造型設計往往涉及城市空間、建筑、景觀設計等多個方面，車站建筑造型統一性與個體性的表達是設計的難點和重點。可以綜合考慮建筑的文化要素、場所要素、材質、比例尺度、屋面選型等方面的綜合因素，來達到“統一與個體”的設計要求，呈現出“一線一主題，一站一風景”的設計理念[4]。

3.1 與地域文化要素的融合及發展

高架線會對城市原有的空間形態、風貌產生較大的影響，而出于對地域文化元素的保護和對城市風貌的尊重，應該充分地考慮當地的地域文化特征，以更好地滿足人們的精神文化需求，也能展現出城市與地區的地域文化特征，需要盡量讓車站建筑設計及交通線路設施能夠更好地融入到城市環境之中，促進城市的協同發展，使城市文化得到更好的傳承與延續。

3.2 與場所環境元素的和諧互動

個體的發展離不開環境，個體是在與場所環境的互動中得到發展的，城市環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境空間，場所特征較為明顯。根據場所的環境特點，以不同的建筑形式來適應場所的變化，使車站與場所環境產生和諧互動，更好地融入到場所環境中。

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建筑個性特征中起到較為明顯的作用。色彩的合理搭配、調和，可以為人們創造一個適宜的色彩環境，色彩的運用直接體現了設計師的情感意識和藝術修養。通過對色彩的運用，來展現出建筑的豐富形態，反映建筑的精神實質和文化內涵，來進一步統一和突出車站建筑所具有的標識性特征。

3.4 比例尺度的協調統一

和諧統一的空間比例，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，對城市空間形態具有重要影響作用。沿線車站建筑形體的比例尺度設計與所在環境的城市尺度之間如何協調，也是車站造型設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

高架車站一般都具有大空間造型特征，大空間屋面結構形式應如何選取對建筑形態與造型起著較為關鍵的作用。常見的大空間屋面形式包括桁架、殼體、膜結構等，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。恰當的屋面結構形式選型能實現建筑本體與造型表現的相契合，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 結語

軌道交通高架線作為重要城市元素，高架線設計也是城市設計的一部分，其選線應與城市總體規劃相結合，使之更好地融入到城市的整體環境之中，妥善處理高架線區間橋梁和車站與城市空間的關系，協調好與沿街建筑物的關系，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濟性和美觀性。