北京朝阳站站台雨棚屋面停车系统技术研究

郑雨，金振山，王青衣

（1. 中国铁路北京局集团有限公司 建设管理部，北京 100860；2. 中国铁路北京局集团有限公司 地下直径线工程项目管理部，北京 100045；3. 中国铁路设计集团有限公司 建筑设计研究院，天津 300308）

1 我国站房雨棚概况

我国铁路站台雨棚随着国民经济和铁路建设的发展及建筑技术材料的进步不断发展变化［1-2］。20 世纪50 年代一般采用钢筋混凝土Y 形柱，上铺木檩条石棉瓦或瓦楞铁；60 年代多采用预制钢筋混凝土檩条，上铺石棉瓦；70年代以后，一般采用钢筋混凝土Y形柱，上铺预应力钢筋混凝土圆孔板，板面做沥青油毡防水层；有些大型站房雨棚在80 年代改为纵向梁上铺预应力混凝土圆孔板，柱距可达9 m 和12 m；80—90 年代后，也有采用12 m大柱距现浇钢筋混凝土柱梁板结构。

21 世纪初开始有了无站台雨棚柱的设计实践。2003 年北京站、北京西站无站台柱雨棚改建作为试点工程开始施工，之后开始陆续设计建成上海南站、扬州站、泰州站等，都采用了无站台柱雨棚。“十一五”期间，原铁道部提出按照“功能性、系统性、先进性、经济性、文化性”的要求，加快新客站建设和既有客站改造，推广高站台、无站台柱风雨棚、无障碍行走，增强客站的服务功能。无站台柱雨棚成为我国现阶段铁路客站建设的发展趋势，目前特大型及大型铁路站房一般建设在直辖市或省会城市等区域中心城市，其站台雨棚大多为无站台柱雨棚结构。

站场条件是控制雨棚规模的最主要条件之一，无论站台数量多少，站台长度均在450～550 m，标准站台宽度12 m左右，基本站台宽度根据工程实际情况确定。因此，站台区域面积确定了雨棚的覆盖面积。同时，为了防止站台区域飘雨雪，设计中线间敞开区域较小，雨棚覆盖面积规模往往较大，工程投资也较大，用途单一。各典型站站台雨棚技术指标及结构见表1、图1。

表1 各典型站站台雨棚技术指标汇总

图1 各典型站站台雨棚结构

2 相关案例借鉴与研究

我国地铁上盖开发已具备一定经验，可从某些方面进行一定借鉴。上海市轨道交通金桥停车场项目位于上海市浦东新区金桥开发区轨道交通金桥停车场内，轨道交通金桥停车场地块东至外环运河、西至金穗路、南至桂桥路、北至金海路，地块用地面积为97.48 hm2（计算至道路中心线及河道中心线）。规划轨道交通9、12、14 号线在项目内穿过，在项目北侧及西侧各设1个站点，使未来出行交通更加便利。

轨道交通金桥停车场地块综合利用项目拟结合轨道交通三线（9、12、14号线）换乘枢纽和停车场地的自身条件，将停车场地块建设成为公共服务设施完善、环境良好的保障性住房基地；同时，辅以适量的商业、办公、教育、青年公寓、人才公寓等配套设施，以补充金桥开发区以上配套设施的缺失，将综合利用项目所在区域建设成为地区性公共中心。

上海市轨道交通金桥停车场项目（见图2）总建设量约87.50 万m2，其中居住建筑总量为62.61 万m2，社区级公共服务设施面积2.09 万m2，基础教育设施面积5.96万m2，商业办公建筑量约16.84万m2。上盖部分建设量约37.36 万m2（包括住宅建筑约29.31 万m2，公共配套设施约2.09万m2，基础教育社区5.96万m2），落地部分开发建筑量约50.14 万m2（包括住宅建筑约33.3万m2，商业办公建筑约16.84万m2）。

3 站台雨棚屋面停车场技术研究

随着国家铁路建设的快速发展，铁路客站设计从站城一体化、功能复合化的角度出发，根据大型客站枢纽内广场用地紧张的现实情况，为节省土地资源，满足城市建设可持续发展的要求［3-4］，探索开发利用铁路车场以上空间，提高站台雨棚屋面利用率。在北京朝阳站的设计中（见图3），将出租车、社会车辆的落客功能引入大型站房高架层，采用将站台雨棚屋面全部应用为停车场的新型雨棚模式。

3.1 雨棚屋面停车场与市政接驳一体化方案研究

车站站址位于东四环与东五环之间，姚家园路以北、姚家园北街以南、将台洼西路以西、驼房营路以东的地块内。站场规模7 台15 线，雨棚上盖停车场规模6.2 万m2，最高聚集人数5 000 人，停车数量为社会车辆490 辆、大巴车3 辆。规划范围内交通基础设施相对较薄弱，设计采用交通模拟仿真分析的方法，对雨棚屋面停车场的平面布局和市政接驳提出合理解决策略，避免形成进出站交通堵点。依据方案设计思路，高架层除了常规落客车道边外，还增设了平层停车位，分别位于南北两侧平台。除提升整个枢纽的停车容量外，也预留了应对超高峰机动车落客需求的空间。

图3 北京朝阳站剖透视图

雨棚屋面停车场功能分为高架送客通道、落客区、景观带、停车场四部分（见图4）。实现人流、车流与景观的合理衔接。

图4 北京朝阳站雨棚屋面停车场平面布置图

北侧进站车辆由连接东四环或姚家园北街的专用高架进入车站高架车道，在北侧高架落客平台落客，然后可继续沿北侧环形车道返回；南侧进站车辆由连接姚家园路的专用高架进入车站高架车道，在南侧高架落客平台落客，然后可继续沿南侧环形车道返回姚家园路。实现“北进北出、南进南出”。北京朝阳站雨棚屋面停车场流线分析见图5。

图5 北京朝阳站雨棚屋面停车场流线分析

根据铁路客流集散交通方式划分，南北进站口高峰小时承担进站客流规模见表2。按照相关研究单位的外围交通预测提资，进行校核后得到高架层南北两侧的机动车流量（见表3）。针对落客车道边形式进行研究（见图6），经分析对比采用平行式为主的布置方式。

表2 南北进站口高峰小时承担进站客流规模 人次

表3 南北进站口的机动车流量 车次

图6 落客车道边形式对比

常用枢纽小客车和出租车车道边落客通行能力见表4（为100 m标准段的车道边通行能力）。高架落客区的车道边设置方式如下：北侧采用4 组车道，为2+2+2+2 形式，有效车道边长约100 m/车道；南侧采用3 组车道，为2+2+2形式，有效车道边长约105 m/车道。

表4 常用枢纽小客车和出租车车道边落客通行能力 pcu/h

行人上下车所需时间由VISWALK 模块自行计算。仿真车流以进入区域后30 km/h 速度进入落客区，人车交织降为12 km/h，车库出入口为5 km/h。平均落客时间为40 s/车。行人从落客车道边和停车场通过人行横道过街，遵从行人优先原则，服务水平良好，进出高架匝道较为流畅。南北侧各双向四车道的主环路无明显延迟或排队情况。

北雨棚屋面楼前8 车道（2+2+2+2）落客设施量充足，为远景年预留足够空间。车辆运行正常，保持较高服务水平，未发现严重延时、排队、拥堵等现象。除了常规车道边外，还设置了平层车场，综合考虑车流交织和使用偏向后，按照2 进2 出进行预留（见图7）。其中1号、2号为进口，3号、4号为出口。对整个北侧高架环路而言，基本是主线3 车道（路段5 的区域为2 车道）。从仿真结果来看，虽然可以保持流畅，但考虑此处断面量最大，且服务停车场进口，为避免闸机后排队回堵，在1号进口处做节点放大设计，保持进场效率。

南雨棚屋面楼前6车道落客设施量充足，为远景年预留足够空间。车辆运行正常，保持较高服务水平，未发现严重延时、排队、拥堵等现象。除了常规车道边外，还设置了平层车场，综合考虑车流交织和使用偏向后，按照2 进1 出进行预留。其中1 号、2 号为进口，3号为出口（见图8）。

图7 北雨棚屋面平层车场

图8 南雨棚屋面平层车场

通过仿真模型输出成果，进行了研究区域内出行时间的统计，正常进入高架区落客离场在3 min 以内。北侧平台平均花费时间166 s，南侧平台平均花费时间162 s，整体交通布置较为合理。

3.2 无柱雨棚屋面停车场结构关键问题研究

雨棚为线间立柱（见图9），上方功能为停车场和高架车道，柱网为12×（22～32）m，采用预应力钢筋混凝土框架结构体系。垂轨向梁跨度较大，采用缓粘结预应力混凝土梁，其他为普通钢筋混凝土梁。

图9 雨棚结构示意图

（1）结构设缝研究。停车场屋面为露天结构，受温度荷载影响较大，通过对温度荷载和伸缩缝设缝形式和位置进行研究，实现结构设计与建筑造型的统一。

中央站房分为6 个温度区段，最大温度区为94 m×116 m；西站房分为3个温度区段，最大温度区为66 m×120 m；雨棚最大温度区段为64 m×102 m。

地下、地上结构分缝位置相同。地下结构缝均为双柱设缝；地上结构缝分为双柱设缝、梁对挑设缝和柱边牛腿设缝（见图10）。

图10 结构缝设置示意图

（2）梁格布置研究。在屋面梁布置时，结合大面积停车场屋面排水沟的设置情况，通过结构构件布置实现建筑功能，达到二者的协调、统一。

（3）车辆荷载研究。对停车屋面车辆的可能作用情况及结构构件的受力特点进行研究，确定梁、板、柱等不同构件的荷载水平，实现车辆荷载的精细化加载模式，满足结构设计要求。北京朝阳站雨棚车辆荷载取2.5～4.0 kN/m2，计算梁柱荷载效应时，按照规范规定进行折减。高架车道的荷载按CJJ 11—2011《城市桥梁设计规范》第10.0.2条中城-B等级核算。选取15 m跨、负荷面积4 m，计算的等效均布荷载为15 kN/m2。

3.3 雨棚屋面停车场建筑及设备一体化关键技术研究

3.3.1 消防策略

北京朝阳站采用全覆盖上盖停车场（见图11），上盖总长度543 m，造成站台上方覆盖面积过大，没有传统站场轨间的露天开敞空间。由于站台层作为高架候车厅及地下通廊人员疏散的安全区域，为了保证该区域的安全性，应对大面积雨棚屋面采取特定防火加强措施，满足消防设计要求［5-6］。

图11 北京朝阳站站台雨棚区位示意图

（1）防火间距。地面停车场与高架落客平台之间应拉开一定距离，不得小于6 m，除设置必要通行天桥外，其他部分全部开敞，开敞面积不得小于地面面积的25%，两端开口区域距离地面2.0 m 以上的开口可计算为开敞面积。

停车场与高架落客平台之间设置大于6 m 的绿化带，除高架车道、旅客通行区域及轨行区范围外，设置消防联动排烟天窗。

北侧6 m范围面积为981.6 m2，天窗面积为48 m2×4=192 m2，两端开口区域距地面2.0 m 以上开敞面积为55.68 m2。则开敞面积率为（192+55.68）/981.6=25.2%。

南侧6 m范围面积为1 029.6 m2，天窗面积为48 m2×5=240 m2，两端开口区域距地面2.0 m 以上开敞面积为55.68 m2。则开敞面积率为（240+55.68）/1 029.6=28.7%。

（2）排烟策略。地面停车场底板均匀开洞率不得小于地面面积的2%（满足自然排烟的最小要求）；地面停车场侧面为开敞形式，则距离盖板边缘30 m 范围内可不计入地面面积。

北侧雨棚面积为10 844.58 m2，天窗侧向面积为235.56 m2，开敞面积率为2.2%。

南侧雨棚面积为6 499.44 m2，天窗侧向面积为136.60 m2，开敞面积率为2.1%。

3.3.2 排水策略

全覆盖雨棚屋面排水存在屋面排水坡度和停车坡度平衡的问题，屋面坡度大对排水有利对停车不利，屋面坡度小对停车有利对排水不利。因此根据数据分析最终确定将超大停车屋面划分为若干个排水单元，减小汇水面积，采用半有压流排水系统和暗沟排水，使雨水尽快排出屋面，达到减小坡度利于停车的目的。

3.3.3 景观照明

雨棚屋面停车场功能分为“车行”“落客”“集散”“停车”4个部分，应对不同部分的景观形态进行设计，体现绿色温馨的客站特点，为旅客带来宜人的乘车环境。屋面停车场存在覆土厚度小、车行空间大、垫层埋管困难等问题，对植物选型和灌溉排水不利，通过对北京朝阳站工程案例的研究和分析，提出合理的技术措施。

设计中引入雨棚阳光导入系统，解决全覆盖雨棚屋面停车场的照明不利问题，达到节能环保目的。该技术通过室外采光装置聚集自然光线，将其导入系统内部，然后经由导光管装置强化并高效传输后，由室内漫射装置将自然光均匀导入需要光线之处（见图12、图13）。该技术具有采光效率高、光谱全、保温隔热效果好、抗冲击性能强、抗UV 性能好、光线柔和、无频闪、无眩光、使用寿命长等特点。

图12 雨棚阳光导入效果图

图13 雨棚采光井构造示意图

停车场采用智能照明控制系统，可使照明系统工作在全自动状态。普通照明采用与视频监控联动或与红外传感器联动的方式，根据识别车辆行进方向，自动开启车辆行进方向前方灯光，待车辆通过后灯光延时熄灭。停车位加雨棚光伏发电储能，晚上为雨棚路灯照明提供电能。

4 结束语

以北京朝阳站站房工程为例，介绍我国首次将站台雨棚全部应用为室外停车场所运用的关键技术，解决了雨棚屋面作为室外停车场的消防、排水及安全性等问题，可为其他大型客站雨棚上盖开发提供参考和借鉴。