结构即空间 结构即建筑——以结构逻辑为主线的铁路旅客车站空间塑造
1当代铁路旅客车站空间设计的困境
如今人们的出行方式发生了天翻地覆的变化, 由电力驱动的绿色环保型高速铁路正扮演着越来越重要的角色。高铁时代的铁路客站建设, 改善了市民的出行条件, 推动了社会经济的发展。但在大规模快速建设的背景下, 铁路客站在设计上也面临着一些困境, 其中单调的建筑空间和雷同的建筑外观往往成为全民吐槽的对象。
究其原因, 日趋标准化的旅客流线模式形成了似乎固化的空间与尺度, 客观造成了铁路客站建筑形体相似度高;此外, 建筑师在设计时过于重视立面效果, 而忽视对建筑内部空间特色的营造, 使车站失去个性, 缺乏可识别性。同时对结构体系创新的漠视与忽略, 也造成铁路客站内部空间的单一化及车站外观的“表皮化”、“风格化”, 进而造成内部空间与建筑形态的分离和不协调, 即通常说的“两层皮”建筑。
在这样的背景下, 如何避免千篇一律的互相模仿, 创造出具有鲜明个性特征的客站, 成为车站建筑创作的突破点。在多年的创作实践中, 我们试图找到这样一个途径:通过把握结构与空间的关系, 将对结构形式的表达作为塑造空间的关键, “结构即建筑”, 突破常规模式, 创作出具有个性特征的铁路客站。
2车站构型与空间特点
2.1基本站型分类与空间特点
由于交通方式的便捷化和客运量的不断增加, 新一代的铁路客站一般规模较大, 站房主体的功能和空间形式相较于传统的铁路客站也产生了很大变化。按照建设规模和不同内部空间形式, 可将铁路客站划分为特大型、大型和中小型三类 (表1) 。
表1 站型分类与空间特点 下载原表

特大型铁路客站规模巨大, 一般采用高架候车布局, 其交通组织形式主要为在高架层“腰部进站”或“端部进站”的方式。如2014年投入运营的杭州东站, 站房主体采用巨型空间桁架结构体系, 充分体现了力学之美。屋盖完全覆盖四周的落客平台, 自然形成了充满动感的旅客进站空间和建筑外观 (图1) 。
大型铁路客站一般采用线侧进站和高架候车相结合的方式, 线侧为与站台同一标高的进站大厅, 候车厅位于站台上方, 在不同标高形成两个空间, 候车大厅更完整, 如太原南站和长沙南站 (图2) 。
小型铁路客运站由于规模较小, 功能比较单一, 布局方式多采用线侧式布局, 进站及候车多在同一个空间内, 空间形态较简单, 如衡阳东站、衡山西站 (图3, 4) 。
2.2结构形式的创新
大型、特大型铁路客站往往采用大跨度空间结构体系, 从结构选型出发, 寻求技术先进、经济合理、安全可靠的创新型结构体系, 进而塑造全新的建筑空间形态。铁路客站结构体系的创新体现在以下几个方面。
(1) 建筑内部空间通透简洁, 充分发挥屋面形式在建筑空间围合中的决定性作用和对旅客进行空间引导的作用。
(2) 采用新型结构形式, 如单元体结构、双曲面结构、超大跨度结构等, 采用新型材料和施工技术, 尽可能减少视觉障碍。
(3) 结构体系直接反映建筑空间, 减少多余装饰, 表达结构力学的内在逻辑, 形成富有韵律感和力量感的空间形式。
在大型铁路客站的设计中, 要想通过结构形式直接反映建筑空间和形态, 建筑师需要掌握多种空间结构类型的特点, 同时在设计方案阶段积极参与新型结构形式的研究工作, 才能实现对结构形式的把握和灵活应用。
我国当代铁路客站快速发展的成果显示, 不少铁路客站设计都在结构方面做出了有益的探索。例如杭州东站主站房采用巨型空间桁架结构体系, 主站房屋盖南北连续主跨280m, 最大跨距81m, 通过桁架结构体系在纵向上的排列组合, 创造出充满动感和未来感的轻盈屋盖 (图5, 6) ;郑州东站78m大跨度结构形成“城市之门”的形象, 巨型平面桁架同时作为幕墙系统支撑体系, 主体结构与建筑形态完美结合, 同时创造出开阔的内部空间, 充分体现了结构力学之美 (图7, 8) 。
3实例分析
在过去十多年来, 中南建筑设计院股份有限公司已完成或正在进行设计的铁路站房已超过200座, 其中为多达12个省会城市设计了大型铁路客站。在这些项目中, 我们实现了建筑、结构及设备的不断创新。特别重要的是, 通过结构形式来表达建筑空间和形态, 完成了一批极具特色的精品客站, 努力向铁道总公司提倡的“把每一座客站当成作品来对待, 打造百年不朽的精品工程”的目标迈进。
3.1单元体结构
太原南站站房主体采用钢结构单元体结构体系, 是国内铁路客站中少有的、典型的钢结构单元体大空间交通建筑。在方案设计阶段提出采用单元体结构形式, 通过单元体结构的排列组合形成大空间;在深化设计过程中, 不断优化单元体结构并演变成“建筑单元体”, 同时将太原“唐风晋韵”的历史文脉与现代建筑技术巧妙结合, 形成极富魅力的内部空间形态。
单个结构单元体尺度达到43m×36m, 覆盖面积超过1 500m2。结构单元体排列有序、受力明确、关系清晰。这种清晰的结构逻辑关系不仅反映在建筑的内部空间, 也充分体现在外部形态上, 实现了结构形式、空间特色、建筑形态三者的完美融合, 也体现了结构的真实性和合理性。除此之外, 单元体采用标准件制造, 现场安装, 施工方便快捷 (图9~11) 。同时, 在结构单元体中引入适宜的绿色建筑设计策略, 综合运用建筑体量自遮阳、可调节自然采光、热压自然通风及墙体保温等被动式节能措施, 使太原南站成为具有示范效应的绿色生态客站的典范 (图12, 13) 。
正在施工中的随州南站是我们最新设计的另一个采用单元体结构的铁路客站。随州南站位于随州市城南片区, 是湖北最美高铁线路——汉十高铁的一个重要节点。境内洛阳镇是世界四大古银杏群落之一, 有“千年银杏谷”的美誉。站房建筑造型以银杏叶的基本形态为切入点, 将叶片形态与结构形式巧妙结合, 车站候车空间由24个结构单元体组合而成, 在外部形成了极具辨识度的建筑形象。通过引入“银杏叶”这一元素, 模糊了人工与自然的边界, 使人们能够感受到建筑的自然之美。单元体外部采用半透明的彩色ETFE膜包裹, 顶部引入自然光, 光线透过结构腔体在室内形成晶莹剔透的发光体, 为旅客候车、休息带来了丰富的空间体验 (图14, 15) 。
3.2树状结构
位于浏阳河与湘江之间的长沙南站, 具有灵动的建筑气质和独特的建筑形式与内部空间。站房如山似水、波浪起伏般的巨大屋顶, 是对长沙这座国家山水园林城市“山水洲城”独特地域环境的呼应 (图16) 。
长沙南站以树状钢结构体系作为建筑表现方式。在波浪形屋顶之下, 树状钢结构在空间内自由生长。巨大的屋面由室内外“树”形柱支撑, 树形柱上部逐级分开形成传力明确的结构体系。通过对树状结构体系传递出基于力学特征的形式美, 进一步增强了建筑的艺术感染力, 为旅客带来独特的空间体验。主入口的一对“树”形柱堪称树状结构中的巨无霸, 间距达到惊人的126m, 支撑起站房落客平台约12 000m2的屋面, 为旅客提供遮风避雨的半室外空间 (图17, 18) 。
在站台雨棚的设计上, 也同样采用了“树”形柱支撑的设计, 波浪形韵律变化的雨棚屋面与“树”形柱的“森林”柔化了站台空间, 减少了压迫感, 同时也呼应了站区优美的自然环境。极具特色的站台雨棚为旅客提供了明晰的地域提示 (图19) 。
3.3大跨度空间结构
大跨度空间结构能够提供一体化的大空间, 成为大型枢纽站常用的形式。襄阳东津站是襄阳东津新区的标志性门户, 是线上高架站房。设计以“一江两岸, 汉水之城”为创意出发点, 提炼地域文化之精髓, 演绎古城门户之意象, 突出交通枢纽简约流畅的建筑风格。
主站房屋顶采用大跨度空间网格结构。屋面虚实相间, 中部隆起的采光天窗寓意“一江两岸”的城市格局, 采光顶南端倾泻而下, 与主入口弧形雨棚互为延伸, 一气呵成, 并与两侧玻璃幕墙自然围合, 表达出中国传统大屋顶的意象 (图20~22) 。
立面以深远的倾斜屋檐营造出“襄阳之门”大气恢弘的建筑形象。在室内靠近南北端处, 结构实现了空间的大出挑并保障结构的稳定性, 并自然形成了建筑空间和立面。高架候车厅结合中央网架, 以波浪起伏的顶棚打造出室内外一体化的流线肌理, 营造出舒适的候车环境。室内空间跟随结构, 形成流畅的动感形态 (图23, 24) 。
3.4其他结构形式
张家界西站是黔张常铁路和张吉怀铁路上最大的枢纽站, 位于有“城市北大门”之称的沙堤旅游发展带, 与被列入世界自然遗产名录的张家界森林公园和武陵源风景区仅一步之遥。站房以“奇峰叠翠, 廊桥百里”为设计理念, 充分借鉴并提取当地自然风貌特征和民族传统符号语言, 用现代建筑的设计手法重新演绎, 隐喻“世界之峰, 民族之城”的文化意象, 整体形象凝练大气, 与自然和谐共生。
站房屋盖采用菱形单元舒展延伸开来, 重构了当地传统建筑的坡屋顶, 既像山峦绵延又似廊桥百里, 展现出旅游城市特有的气质。为了呼应传统干阑式建筑空间丰富、结构轻盈的特点, 将主入口柱廊的支撑柱改为菱形钢网格柱体系, 通过“拆解重构”体现传统木构的特征, 巧妙地将大跨度结构和建筑形式合二为一。在进站天桥屋盖的设计中, 采用拱形单层钢网壳结构, 放弃吊顶装饰, 将极富韵律和美感的结构构件全部外露, 以此展现带有地域文化特色的建筑风格 (图25~27) 。
4结语
建筑的形态和结构密不可分。在设计与铁路客站相似的这一类大规模建筑时, 建筑师应通过结构体系的表达来充分营造、展示建筑内在的逻辑与理性, 创造富有想象力的结构形式以突显建筑与结构的和谐之美。有结构特色的铁路客站会更富有生命力, 更能够成为视觉焦点, 给人们带来独特的空间体验。在当代铁路客站设计中, 我们遵循“外部形态真实地反映内部功能、结构形式以及空间特质”的原则, 提出“结构即空间, 结构即建筑”的设计理念, 充分展现结构的技术美感, 最终达到结构、空间和建筑形式的完美统一。在这样的设计理念下, 打破片面追求“立面效果”的思维模式, 相信会创作出更多个性鲜明的铁路客站。
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