邢家勇

1 自然采光設(shè)計概述

對于地下交通樞紐工程來說，在運營期間需要大量采用電力照明，用電負(fù)荷巨大，建筑能耗高，且地下空間的凈空較低，空間封閉，人們在地下空間時具有較強烈的壓抑感，久而久之對人的身心健康等會帶來不利的影響，長期在沒有自然光的環(huán)境中，容易煩躁、憂郁、沮喪和緊張不安。鑒于上述考慮，在地下樞紐工程的設(shè)計時，應(yīng)盡可能多的利用自然光，減少人工照明的負(fù)荷，提升地下建筑設(shè)計理念。

2 工程概況

于家堡城際站房為京津城際延長線延伸至濱海新區(qū)的一座大型地下交通樞紐，位于于家堡商務(wù)區(qū)中心，樞紐還包括濱海新區(qū)B2，Z1，Z4共3條地鐵線的車站、一個510輛車位的社會車停車場、6路公交車首末站、一個110輛車位的出租車停車場以及樞紐控制中心，地下最大埋深約33m，工程總建筑面積約26萬m2，設(shè)計共地上1層、地下3層。地面層設(shè)計了一個“貝殼”形的穹頂建筑，長143m，寬80m，主體采用雙螺旋不對稱的單層鋼結(jié)構(gòu)體系，屋面為ETFE膜材料與LOW-E玻璃組合的幕墻屋面系統(tǒng);穹頂下地面層開設(shè)面積約5 100m2的橢圓形孔洞，洞口下方地下1層為城際候車廳、進(jìn)出站廳、售票廳及辦公、管理設(shè)備用房等，此外地下1層作為各地鐵車站的站廳層和公共換乘大廳，是樞紐客流出行、換乘使用的主要空間，地下2層為城際車站和B2，Z4兩條線的地鐵站臺層，城際站場的規(guī)模為3臺6線(如圖1所示)，地下3層為Z1線的地鐵站臺層。

3 地下空間的自然采光設(shè)計

3.1 候車廳區(qū)域

為使候車廳能獲得開敞的空間，設(shè)計將候車廳頂部頂板開洞，使候車廳與地面穹頂形成巨大的共享空間(見圖2)。地面穹頂建筑為雙曲面的空間造型，穹頂?shù)耐獗砻娌牧现饕獮槎鄬託庹硇蜤TFE膜和LOW-E玻璃，整體呈現(xiàn)為柔和的半透明的白色。根據(jù)屋頂不同區(qū)域在一年內(nèi)獲得太陽輻射量的不同，對屋頂不同分區(qū)采用不用透光率的ETFE膜(通過調(diào)整ETFE膜的鍍點來實現(xiàn))，從而調(diào)整到達(dá)地下1層候車廳內(nèi)的太陽光輻射量，并利用仿真模型進(jìn)行模擬計算來控制眩光，控制地面層及候車廳之間的光差異在3倍～4倍，可以較好的滿足采光均勻性的要求，使得候車廳即使處于封閉的地下空間中，也可獲得充足的自然采光，給人良好的心理感受。通過模擬實驗證明，當(dāng)室內(nèi)照度達(dá)到2 000 Lux時，可滿足自然采光基本要求，利用自然采光與合理的環(huán)境代替人工照明，從而達(dá)到節(jié)能效果。

同時在地下1層候車廳周邊的墻體采用通透的玻璃幕墻體系，使得候車廳區(qū)域的自然光可以得到更大范圍的延伸，使候車廳周邊一定范圍內(nèi)的地下公共空間、旅客服務(wù)用房、設(shè)備管理用房等都能得到較好的自然采光。

圖1 于家堡站

圖2 候車廳自然采光設(shè)計

此外在不破壞結(jié)構(gòu)縱橫梁體系的前提下，結(jié)合建筑平面的布置，于地下1層候車廳范圍內(nèi)的底板上設(shè)置合理數(shù)量的菱形采光孔，保證地下2層的設(shè)備綜合管線的可行，使得自然光能夠通過地下1層到達(dá)地下2層的火車站臺，為地下2層創(chuàng)造一定的自然采光效果(見圖3)。但是受到開孔數(shù)量及面積的限制，其實際達(dá)到的自然光的有效照度有限，仍需要人工照明的配合才能達(dá)到使用要求。

圖3 地下一層候車廳和地下二層站臺的自然采光設(shè)計

3.2 進(jìn)出站廳區(qū)域

在進(jìn)站廳和北出站廳區(qū)域結(jié)合客流具有流動性的特點，采用結(jié)構(gòu)頂板開洞引進(jìn)自然光，使旅客出站時有一種開敞、與外界相通的感覺，而不是一直處于封閉的地下空間。從車站出站廳頂板開洞引入的自然光，可直達(dá)站臺層，消除地下空間的封閉感，使人感覺舒適，并在一定程度上起到方向指引的作用。旅客在從站臺出站時，視線可以從樓梯上直接通過開洞延伸出去，創(chuàng)造出一個明亮宜人的空間感覺(見圖4)。

3.3 公寓及公安辦公區(qū)

圖4 進(jìn)出站廳自然采光設(shè)計

圖5 公寓和辦公區(qū)自然采光設(shè)計

受地面規(guī)劃條件及工程界面的制約，結(jié)合相關(guān)審查的意見，將于家堡站的公安派出所和乘務(wù)員公寓均設(shè)置在了地下1層，為了能更好地給公寓和辦公區(qū)提供自然采光和自然通風(fēng)條件，在頂部開設(shè)了一個面積約400m2采光天井，開孔地面周邊采用PTFE膜雨罩，空洞中部區(qū)域采用玻璃而周邊開敝，提供采光的同時，解決了自然通風(fēng)、排煙和雨水進(jìn)入地下1層采光井的問題，地下1層圍繞在采光天井周邊的各類用房可以獲得較柔和的光照效果(見圖5)，也同時為地下辦公人員創(chuàng)造了一個較好的景觀休憩區(qū)和活動區(qū)。

4 結(jié)語

雖然在于家堡地下空間中盡可能多的引入自然光設(shè)計，但顯而易見，受地下建筑的局限，自然光的分布均勻性、光照的強度以及光照效果處理等方面無法像地面建筑那樣具有較高的靈活性，且其在一定程度上增加了地下空間的電力照明、空調(diào)等設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性。此外受景觀及工程造價的影響，類似光導(dǎo)照明和光纖照明系統(tǒng)未能在于家堡樞紐中得到應(yīng)用不能說不是一種遺憾，但這不影響其作為解決地下空間自然采光問題的一種有效方法和途徑。

毋庸置疑的是，作為目前主導(dǎo)的設(shè)計方向，自然光在建筑設(shè)計中能創(chuàng)造出豐富的空間效果和光影變化，給人立體、開敞的感覺，具有較好的室內(nèi)空間效果;自然采光是人體健康所必須的，有利于保持人的機體健康和活力，其具有的殺菌力一定程度上可以預(yù)防疾病，還可以調(diào)節(jié)人體的生物節(jié)奏;同時自然光對人的心理狀況也有很大影響，對旅客的健康和心理感受具有積極意義;此外自然采光可以節(jié)約大量的電能，有利于推進(jìn)節(jié)能減排、綠色環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，符合目前提倡的節(jié)能、減排、綠色環(huán)保的低碳設(shè)計理念，具有較好的社會示范效益。

[1]京津城際延伸線于家堡站站房工程穹頂初步設(shè)計報告——建筑物理[Z］.奧雅納＆鐵三院，2009.

[2]京津城際延伸線于家堡站站房工程設(shè)計文件[Z］.鐵三院，2009.

[3]于家堡站交通樞紐工程初步設(shè)計文件[Z］.鐵三院，2010.