8月18日,丰台站改一期工程北区站房主体结构封顶。从1895年建成到2010年停办客运业务,丰台站经历了100多年的风风雨雨。1895年,中国北方的津芦铁路全线开工,也就是天津到卢沟桥。随着施工从天津修至丰台,北京城里也有了第一座火车站——丰台火车站。对于很多老北京人而言,在北京城的众多火车站中,丰台火车站有着它独特的魅力。丰台站作为未来北京最大的交通枢纽站,它究竟有多大?有哪些全新的设计理念?今天,中国铁设丰台站改结构专业负责人唐虎做客中央广播电视总台中国交通广播《交广会客厅》节目,一起聊聊丰台站的前世今生。
Q1.丰台站有多大?
A:新建北京丰台站站房建筑面积40万平方米。从平面布局上看,分为东、西站房,中央站房,南、北进站厅等部分,从空间布局上看,分为地下车库、地铁换乘空间、地面层普速车场、高架层高速车场、高架层候车厅、屋盖体系等部分,从功能布局上看,分为地铁换乘区、停车区、公共区、商业区、办公区等部分。是目前国内规模最大、功能最全的大型智能化综合交通枢纽。
Q2:丰台站的先进性在哪里?
A:丰台站是国内首座双层车场设计的大型车站,设计成果深入贯彻国铁集团党组提出的“畅通融合、绿色温馨、经济艺术、智能便捷”的新时代客站建设理念,将丰台站设计为首都北京新的迎宾门和新地标。
从节约用地的角度看,采用双层车场的设计,对于站房本身既节约土地,同时提质增效;对于城市,集约整合交通资源配置,可节约城市交通基础建设成本,同时是对新型交通建筑的探索,是对城市发展的尊重。
从交通枢纽的角度看,丰台站具备先进、完善的立体交通换乘功能,更好地疏解人流,充分发挥交通枢纽的作用,加强交通接驳的能力,多元化的功能组成满足城市多方面需求,引领带动周边区域发展。
从智能人性化的角度看,通过以“绿色建筑”为目标进行规划与设计,从“节地、节能、节水、节材、舒适室内环境”各方面着手,融入绿色建筑理念,落实绿色技术措施。利用信息智能技术的高速发展,为旅客出行提供便捷的智能化服务,打造智能车站。
Q3.丰台站建成后的作用?
丰台站是北京规划七个主要铁路客运枢纽之一,由货运站改造提升为高速铁路客运枢纽站,主要分流北京西站过度聚集的功能,并带动周边区域的城市化发展。建成后,将承担京广高铁、京石城际、京九客专以及丰沙、京原、京沪线及市郊铁路的始发终到作业。未来丰台站将与北京站、北京北站、北京西站、北京南站、北京城市副中心站等北京铁路枢纽深度融合,优化首都交通运输结构,完善首度综合交通体系,强力带动社会经济发展。
Q4.丰台站怎样实现换乘?
丰台站周边东西两侧主要为两条下穿路:万寿路南延和四合庄西路,南北两侧为两条地面道路:东货场路和丰台东路,北侧一条下穿道路:丰草河北路。两条下穿路及南北地面路构成环形交通体系,实现站房核心区车流各方向的互通及疏解。
地铁十号线和地铁十六号线均建有换乘车站,十六号线车站位于国铁车场下方,平行于国铁股道方向,十号线斜穿国铁站房东南角,地铁换乘厅位于国铁地下一层东南角,与国铁站房形成平层换乘。
Q5.丰台站外形的设计理念?
丰台地区古为金朝的拜郊台,位于金国都城丰宜门外。本方案取“筑台建城”之意。同时,方形建筑形体坐落于方形台基之上,整体中轴对称,采用两侧裙房建筑略低、中央建筑高起、屋檐出挑深远的建筑形态,立面设计利用现代的设计手法与中国古建三段式相契合。
站房建筑采用整体的屋面形式,屋面覆盖高架站台及南北侧式站房部分,屋面整体形成十字型屋面,同时在站房屋面中间部位设置一条屋面采光天窗,解决高架车场及高架候车厅的采光问题。丰台站整体外幕墙采用灰色陶板实体墙面开深窗的形式,追求坚实的建筑体量的效果同时,又满足了内部功能房间对自然采光通风的需求,同时还达到了一定的遮阳效果。立面窗墙使得建筑立面更加丰富和充满变化,又不失建筑的整体统一性。
建筑形象的塑造,充分考虑北京传统文化内涵与当代建筑技术的有机结合。 室内设计地面、墙面、立面幕墙、吊顶等设计汲取北京传统建筑丰富的建筑元素及符号,创造出丰富的建筑室内空间效果,诠释历史的传承,大方稳重。
Q6.丰台站的技术难点和突破?
(1)基于双层车场的站房平面布局及旅客流线。适应两个车场的旅客候车模式及上进上出、上进下出结合的旅客进出站模式设计。
丰台站建筑采用双层车场的形式,催生出新的站房流线形式,设计结合客流模拟成果,充分利用站房空间合理规划车站功能布局及流线设计。丰台站将普速场上进下出的流线方式及高架场尽端出站的方式相结合,形成了互不干扰的两场进出站流线体系,打造新型客站建筑的立体交通典范。
(2)丰台火车站在规划设计阶段融入了绿色建筑的设计理念,明确了绿色建筑设计目标,研究了多项绿色技术措施在本项目应用的可行性与适用性,为项目在落成后绿色技术的应用效果奠定基础。
(3)丰台站将普速车场站台设置为中空站台是一个技术突破,它解决了上水、卸污、维修操作人员的安全问题,因工作人员不跨线,也不再在股道间操作,因此彻底解决了这个行车安全隐患的难题,同时改善了上水、卸污、维修操作人员的工作条件和环境,从股道间转至站台下专用廊道里,工作人员只在廊道里走行,安全、隐蔽,与行车互不影响;而相关管道布置在廊道里,方便检修、维护,及时发现问题,及时处理,管理模式更加人性化。从技术上是一个创新和突破,产生了一系列生产效益和经济效益。
(4)首层采用了双层车场结构形式,对高烈度区双层车站抗震设计标准进行了研究。
丰台站在设计过程中,充分研究了房屋建筑抗震设计、铁路桥梁抗震设计、公路桥梁抗震设计相关资料,对其抗震设计原理和要求进行了深入的总结和归纳。在进行结构抗震设计时,采用了房屋建筑结构规范体系进行超限抗震性能分析,同时按照桥梁规范体系对承轨层以下结构进行验算,进行了包络设计。
(5)对高烈度区双层车场结构抗震性能进行了研究
丰台站设计中,根据结构的特点,为确保结构在不同地震水准下结构整体的工作性能,确定了主要构件的性能水准,有针对性的对结构进行了加强。
(6)首次对双层列车荷载对建筑结构的影响进行了深入分析
利用大型有限元计算软件,采用了双层车场列车荷载同时加载、考虑相互作用的分析模式,通过多种软件对比分析,在设计中统筹考虑。
(7)双层车场结构复杂空间的温度作用研究
采用了大型通用有限元分析软件建立整体分析模型,根据建筑功能的不同,将其划分为不同的温度区域,通过考虑热对流、热传导、热辐射及日照等因素对模型进行分析,最终获得可用于指导设计工作的热工参数。
(8)首次采用了站-桥连接过渡区关键技术
针对站房承轨层结构与桥梁结构刚度差异大、温度变形不协调的特点,在站房和站区刚架桥之间设置了与两侧体系结合的简支梁桥,有效降低站-桥结构相对横向变形,将钢轨所受剪切力控制在较小范围内,从而保证铁路运营安全。
(9)首次形成了大跨重载型钢混凝土梁新型设计施工方法
对大跨型钢混凝土转换梁采用倒序施工和设计方法,有效提高了型钢和钢筋的利用率,控制了混凝土裂缝的宽度,提高的结构耐久性,降低了结构造价。
(10)首次采用了充分兼顾站房运营维护的结构健康监测系统
丰台站站房结构监测系统设计中对结构健康监测概念进行了拓展与升级,在传统结构健康监测范围的基础上增加了对自爆风险较大的玻璃幕墙、易锈蚀钢构件、线路上方吊顶系统等易损部位的监测设置,将这些站房运营维护中的重点内容纳入监测系统。同时在监测系统中采用了视频识别机器人,监测系统与BIM技术融合等新科技,提高了监测系统的信息化、数字化水平。
(11)首次在运营中的地铁隧道上部设置大跨双层铁路站房
丰台站采用了型钢混凝土基础转梁,兼具了型钢梁的刚度大、承载力高和混凝土梁耐久性好的特点,对基础梁开挖引起地铁区间的上浮进行了精准的控制。因柱间设置行包通道,利用转换梁抗扭平衡柱底弯矩。型钢转换梁与混凝土承台斜交,受力复杂。结构采用基础变刚度模拟及基础转换梁同上部结构整体计算的双模型对比分析,实现了既有地铁结构上部实施双层车场铁路站房的先例。
(12)首次采用了新型抗震滑移缝
采用了柱上牛腿设置“单向钢支座+速度相关型阻尼器”的新型抗震滑移缝,连接两侧结构。在升降温的作用下,结构可以发生相对位移,释放温度力,起到了滑移缝的作用。在地震情况下,结构通过速度相关型阻尼器又能组成整体,共同工作。