城市轨道交通高架车站站台综合吊架与雨篷结构的一体化设计

李文新

(广州地铁设计研究院股份有限公司，510010,广州//高级工程师)

1 我国城市轨道交通高架车站站台雨篷与机电系统概况

城市轨道交通已经成为解决我国城镇居民通勤问题的首选交通方式，目前国内运营里程超120 km的一、二线城市的轨道交通线路建设呈高架化及快线化发展趋势，各种形式及规模的高架车站日益增多。站台雨篷是高架车站特有的构件，与站台雨篷相搭配的站台机电系统其安装方式与地下车站的不同，因此有必要针对高架站进行专题研究。本文将对高架站站台机电系统安装与雨篷结构一体化设计进行探讨。

1. 1 高架车站站台雨篷的常见形式

根据承重结构采用的材料进行划分，车站站台雨篷分为钢筋混凝土雨篷与钢结构雨篷两种形式。钢筋混凝土雨篷存在自重大、跨度小、工期长、景观差等缺点，目前已很少采用，本文不作分析。钢结构雨篷自重轻、跨度大、便于装配式施工、能实现复杂造型，国内轨道交通车站广泛采用钢结构雨篷。本文以钢结构雨篷作为设计前提条件。

1. 2 高架车站站台机电系统安装方式

根据站台上方设备及管线的分布范围，机电系统工程安装方式可分为专业分散式与综合集中式两种(见图1)。

图1 高架车站站台机电系统工程安装方式

国内早期建成的高架车站对于室内设计要求不高，且计算机模拟三维管线综合设计尚不普及，因此,机电系统管线综合设计普遍较为简单粗放，基本是在同一标高内进行平面设计，站台上方机电系统工程采用设备及管线均匀平铺的专业分散式安装。采用专业分散式安装，在施工过程中需要在雨篷结构或屋面板下进行大量钻孔与焊接操作，这对钢结构构件的防锈层及屋面板完整性破坏较大，存在遗留钢材锈蚀及屋面漏水的隐患，不利于后期运营使用。

后期国内个别城市出于视觉效果考虑，尝试采用将管线敷设在金属屋面系统内部的暗埋形式，这在一定程度改善了室内装修效果，但存在难以检修维护、不利于管线散热、易产生消防隐患等问题，目前已基本不采用暗埋形式。随着国内城市轨道交通建设的日益发展，市民对于车站室内视觉环境质量的追求大大提高，设备与管线的随意排布变得难以接受，简单粗放的平面管线综合设计已无法适应室内装修设计需求，因此国内近年新建成的车站逐渐采用综合集中式的机电安装方式。

2 高架车站站台设备管线综合吊架系统的特点

高架车站站台上方机电系统工程采用集中方式安装需要具备一定的设施条件，最基本的设施是站台设备管线综合吊架系统(以下简称“综合吊架”)。综合吊架分为柱立式与吊挂式(见图2)。

图2 高架车站站台综合吊架形式

柱立式综合吊架适用于站台空间高大、吊架无法从雨篷下方直接落下的车站。由于城市轨道交通高架车站规模有限，站台长度一般不超过150 m，并列站台数量一般不超过4个，室内空间净高很少大于7 m，因此极少采用柱立式综合吊架。吊挂式综合吊架是常见形式，适用于室内空间净高不大于9 m的岛式站台及净高不大于7 m的侧式站台，与雨篷结构进行一体化设计时应采用此种形式。

3 综合吊架与雨篷结构一体化设计方法

3. 1 整体设计思路

一体化设计的目标是通过整合综合吊架与雨篷结构来解决高架车站站台上方空间问题，并优化建筑效果，设计思路如下：

1) 提高土建与机电施工的统一性与可控性，理顺土建施工与机电安装施工的矛盾，减少人为因素影响，使界面与工序更加合理，使施工过程与质量更加可控；

2) 优化站台空间效果，改善机电系统外观，避免管线凌乱及裸露，使管线排布清晰规整，提升室内环境品质；

3) 优化雨篷结构体系，提高材料强度利用率，节约结构杆件数量，降低工程造价；

4) 改善运营维保条件，简化日常管理流程，减轻检修工作强度；

5) 预留机电系统升级扩展条件，为机电系统持续更新提供便利的平台。

3. 2 雨篷结构设计过程

雨篷结构方案是一体化设计的核心问题。由于综合吊架位于站台上方，需要悬挂在雨篷结构下方，如独立设置一套结构体系，不但给雨篷增加了荷载，还增加了较多杆件，对于改善室内空间效果适得其反，因此须将综合吊架内部结构与雨篷结构的受力杆件进行整合。整合时，一方面要考虑吊架吊杆的间距与雨篷结构的模数一致，另一方面要将吊架内部结构嵌入雨篷结构体系中，将单纯荷载转变为结构自重。具体设计过程见表1。

3. 3 站台空间效果优化

优化站台空间效果的目标是改善站台范围内的视觉环境品质，避免设备、管线及桥架等影响装修效果，最大限度净化与美化站台空间。具体方法如下：

1) 将雨篷结构的张弦梁垂直腹杆作为综合吊架的吊杆，将综合吊架的主梁作为雨篷结构的张弦梁下水平支撑，通过二者共用杆件最大限度地减少站台空间内的构件数量(见图3)。

图3 综合吊架与雨蓬结构共用结构杆件

2) 综合吊架主梁外包裹可开启封闭式外壳，所有设备整齐有序地排布在外壳上，所有管线、桥架敷设在外壳内部，外观不可见,其横断面见图4。

图4 综合吊架横断面图

3) 通过工业设计将综合吊架打造为创意产品，使其成为车站装修的装饰构件，从而完全融入并美化站台空间。

表1 综合吊架与雨篷结构一体化设计过程

图5 综合吊架与雨逢结构一体化设计方案A

图6 综合吊架与雨逢结构一体化设计方案B

4 一体化设计在城市轨道交通建设与运营阶段的优势

4. 1 建设阶段的优势

车站雨篷施工分为土建与机电安装两个阶段。对于未进行一体化设计的项目，土建阶段仅施工钢结构、屋面系统等与房屋建筑相关的工程，不施工综合吊架内部结构。吊架结构需要在雨篷结构完工后二次进场施工，这样势必造成对雨篷结构的破坏及材料浪费，增加不必要的荷载。

图7 综合吊架与雨逢结构一体化设计方案C

图8 综合吊架与雨逢结构一体化设计最终雨篷结构布置方案示意图

一体化设计为实现建设全过程可控创造了有利条件。站台雨篷在土建阶段已完成综合吊架内部结构施工，吊架结构作为车站整体结构的组成部分同步进行拼装、除锈及喷漆施工，通过简化工序提高施工效率。机电安装阶段仅安装吊架外壳、管线及设备，通过良好的界面预留条件提高施工质量。

4. 2 运营阶段的优势

车站运营阶段需解决运营维保与系统升级两方面问题。一体化综合吊架外壳采用防水防尘、全可开启形式，便于打扫检修，基本不需日常维护。外壳采用上翻盖机制，以合页+锁扣方式固定，构造安全可靠，无需登高亦可在地面进行调试操作，改善了运营维保工作条件。

因通信、信号、综合监控等系统的更新换代非常快，所以综合吊架采用了模块化设计及统一的设备终端接口形式，下部设置了通长的设备连接槽(见图9)，所有设备终端通过连接槽固定，可独立安装或拆卸。一体化设计预留了扩展条件，能够适应设备更新与系统升级，为运营阶段持续发展提供了便利的平台。

图9 综合吊架下部的设备连接槽

5 结语

本文结合工程实例对城市轨道交通高架站站台综合吊架与雨篷结构一体化设计进行了探讨和分析。目前，国内城市轨道交通建设处于高速发展时期，车站结构与管线综合设计，一方面要满足日益提升的室内环境品质要求，另一方面要满足科技进步带来技术升级的可持续发展。新材料、新装备的不断涌现必然催生全新的设计理念，一体化设计探索尚处于广泛试验阶段，许多细节处理需要在各种环境条件下的运营实践中不断优化改进。今后，需要更加深入细致地开发综合吊架与雨篷结构一体化设计的多方面优势，力求在高架车站环境友好性、建筑工业化、可持续发展等方面进行突破创新。