城市地铁车站地下空间绿色建筑设计方法研究.pdf

设计与环境艺术北方建筑第9 卷第2 期2 0 2 4 年4 月DOI:10.3969/j.issn.2096-2118.2024.02.015城市地铁车站地下空间绿色建筑设计方法研究王艺瑶（南昌大学科学技术学院，江西九江3 3 2 0 2 0）摘要：为了降低城市地铁车站地下空间绿色建筑的全年总能耗占比，提出一种绿色建筑设计方法，包括采光设计、节地设计和环保设计。采光设计运用技术引入自然光，并通过手动照明补偿不足；节地设计采用垂直布局减少占地面积；环保设计利用BIM技术实现高质量环保建筑。实验结果表明，该设计方法可将年度总能耗占比降至8 3.2%，满足预期标准，优化了城市地铁车站地下空间绿色建筑的设计方法，为绿色建筑的可持续发展提供了新思路。关键词：地铁车站；地下空间；绿色建筑；节能与环保技术中图分类号：TU201.5Study on the Design Method of Green Building in the Underground文献标识码：ASpace of Urban Metro Station文章编号：2 0 9 6-2 1 1 8(2 0 2 4)0 2-0 0 6 9-0 5WANGYiyao(Nanchang University College of Science and Technology,Jiujiang Jiangxi 332020,China)Abstract:In order to reduce the proportion of annual total energy consumption of green buildings in the under-ground space of urban subway stations,a green building design method was proposed,including lighting design,land saving design and environmental protection design.The daylighting design uses technology to introduce natu-ral light,and compensate the deficiency through manual lighting,and land saving design adopts vertical layout toreduce the floor area,and environmental protection design uses BIM Technology to achieve high-quality environ-mental protection buildings.The experimental results show that the design method can reduce the annual total en-ergy consumption to 83.2%,which meets the expected standard,optimizes the design method of green building inthe underground space of urban subway station,and provides a new idea for the sustainable development of greenbuilding.Keywords:subway station;underground space;green building;energy saving and environmental protection tech-nology随着现代化社会的飞速发展，绿色建筑的应用较为广泛。然而，在城市地铁车站地下空间的设计中，仍存在着与绿色建筑体系不完全契合的问题。由于传统的建筑设计方法还没有对现代绿色建筑内容进行更新,绿色建筑体系不完整，在实践过程中不能形成自平衡状态,导致能耗和资源消耗增加使得结果难以符合预期。在此背景下,探索城市地铁车站地下空间绿色建筑设计方法研究具有重要意义。通过结合实际情况进行实验与分析，可以深入了解城市地铁车站地下空间面临的问题。通过对绿色建筑进行设计与构建,能够改变设计师的设计方向,依据绿色建筑的相关理论,探索建筑的逻辑结构,这样做既能有效保护地面景观,改善周边生态环境，也能减少用地面积，提升乘客的使用质量，收稿日期：2 0 2 3-0 6-1 2作者简介：王艺瑶（1 9 8 3 ），女，陕西省汉中市人，讲师，硕士，研究方向：建筑设计城市规划。NORTHERNARCHITECTURE69北方建筑为城市的多元化发展带来一定的帮助。从绿色建筑况下，应引人自然光到地下空间。若自然采光不足，的本意出发，探索能够达到绿色水平的设计方法。遵应采用人工辅助照明来进行补偿。其中不同自然光循可持续发展的理念，进行绿色思考，完成绿色建筑采光形式如图2 所示。的设计与实践。因此，本研究以城市地铁车站地下空间绿色建筑设计方法为研究对象，结合实际情况进行实验与分析,旨在填补现有研究的空白,并为地铁车站地下空间的绿色建设提供有效的解决方案。1绿色建筑设计方法在城市地铁系统中，地铁车站地下空间通常由站台、乘客进出口、通道、候车区等组成。目前,国内外已经出现了一些先进的绿色建筑设计方法，可适用于地铁车站地下空间，主要侧重于可持续设计原则、能源效率和循环经济。在本文的设计方法中，主要通过采光、空间节地及环保等方面实现了地铁车站地下空间整体设计区域的绿色节能。采光设计主要是通过合理的采光方案来最大限度利用自然光源，减少对人工照明的依赖。空间节地设计主要是通过合理布局和利用地下空间来最大限度节约用地面积，提高土地资源利用效率。环保设计主要是通过使用环保材料、节能设备和水资源管理等措施来减少能耗和资源消耗，并降低对环境的影响。1.1城市地铁车站地下空间采光设计本文以江西省南昌市某地铁车站为例，该地铁车站地下空间整体布局如图1 所示。地面步行街地面建筑下沉式广场地下室地下车库一综合廊道高速路及车站图1 地铁车站综合布局(图片来源：作者自绘)该地铁车站地下部分的温度波动较小，但通风较差，容易造成消极闭塞的空间。在进行该部分空间设计时，需要对比不同地下空间绿色更新条件。经过总结不同空间环境因素后，发现地下空间围护结构的采光条件较差(2,需进行更新，在条件允许的情70NORTHERNARCHITECTURE第9 卷凹人式采光上升式采光天窗式采光图2 不同自然光采光形式（图片来源：作者自绘）地面开阔时,采用上升式采光形式。不仅可以提升采光效果，还能够加强景观区域的美观程度。乘客在地下空间可以通过天窗看到街道景观，与城市景观进行互动。从整体采光设计角度来看，采光窗连通街道和地下空间的窗口，为地下空间直接引人自然光。在设计采光窗时，要保证地下空间采光的完整度和街道行人的使用舒适感。对地下空间采光更新时不能破坏初始场地建筑环境。凹进式采光可以将地上所需的建筑沉降于土壤之中。在建筑中设置中心为圆形的天井，使得地下空间的采光与环境相融,形成统一的整体4。下沉区域与建筑相连通,形成一个整体的转换空间，从而完成对通风线路的设计。通过运用反射间接导入自然光照明，利用天窗式采光提供自然光源，节约照明用电。使用漫射器将自然光线引至建筑空间，并进行发散，确保地下空间获得充足的光照，且光线均匀分布，提升室内采光品质。根据天气变化，灵活调整采光策略，提高采光效率，减少资源浪费。同时，在不同位置安置采光管，利用自然光进行采集，并结合镜面导光，将光线传递至漫射器 5 。此外，通过开口设计收集自然光线，减少损坏并消除漏水现象。最后，利用采光天窗将自然光引人站厅内部，进一步改善照明条件，其具体情况如图3 所示。在地下空间手动照明过程中，需要加强调光环境的设计。并按标准要求选择照明灯具。同时调整灯具功率的密度值，使得地下空间绿色环境能够得到更新(6。与此同时,还需调整地下空间出入口位置，布置灵活节点位置，并将其与所有通路相连接。设置地标性位置时需通过手动照明为空间位置增加可识别性。地下空间改造更新时，运用人工光环根据人流量最大密集度，将流动空间整合设计9。人流从下沉广场入口进入地下空间，由地下空间的步第2 期图3 地铁站采光示意图(图片来源：作者自摄）境可以营造舒适的环境氛围，从而促进消费者主动消费。其中,天窗为玻璃材质,其框架以钢架混凝土制成,地铁站站厅的主要承重构件为Y形柱，吊顶用铝板装饰，并将带状GRG圆形灯按照前后顺序排列。1.2城市地铁车站空间节地设计地铁站通过竖向组合方式形成了多功能综合空间。将城市功能进行整体规划与设计,并形成交通、商业等功能一体化的地下空间 7 。采用适用于可持续发展的绿色功能模式，以疏散地铁人流、增加步行流通通路为目的,判断人流量是否能够安全进行交通运转。根据不同人流峰值,更新通路转折和上下换层的设计，以减少人流步行距离。通过运用局域网平台，设计人员之间可以进行必要的交流，使建筑设计师能够及时了解当前的设计动态。由于地下空间规模较大，需要承担交通、娱乐等功能的活动，在地铁站与轨道站点之间需要进行拓展设计。将不同的综合功能空间进行垂直布局(8。同时停车场系统等需要分担部分交通压力，对分担功能进行适当拓展，形成立体化的空间格局。在不同站点之间需要设计连贯性线路。地下空间通常是以轨道交通站点为主，与四周建筑和停车场等进行连通,形成分布状的空间。顺着中轴线，对景观和城市主干道进行设计，并同步进行连接。以地下空间为主体,形成商用多元化的绿色建筑,不仅促进了绿色建筑的发展,还能够提升轨道交通的多样性联动，形成一个整体的功能型空间。在功能整合设计中，各分区之间运用分散性布局，王艺瑶：城市地铁车站地下空间绿色建筑设计方法研究CRG圆形育顶灯环形吊灯LLDT顶行廊道通往不同场景，让不同场景与地铁站之间均能够保持流通。为了满足节约用地的要求,通常会设置独立的出入口进行人流疏散。地下空间在人流疏散过程中,将站厅设置于地下,地面设置出入口，使乘客可以从地下站厅进行分流，通过不同的线路进行乘车,最大程度地缩短人们步行的距离。将地铁站的停车场设置在辐射区周边，可以尽可能减少功能区人流密度。高效运用地上与地下相结合的优势,减少占地面积,增加不同空间的使用程度。对于地铁站地下空间车站的用房，可进行绿色规划。设定绿色安全房的占地面积为1 5 m。通过监控与日常值班来处理各种应急事件。建筑的用房面积具体情况见表1。表1 地铁站用房面积情况房间用处站务生产用房车站控制室中心站工作室站长值班室站长休息室会议室售票处监控室公安安全房工务房工区用房站务生活用房清洁用品房车站回收间公共卫生间其他房间除上述用处外使用通过整合设计，增加地铁站的纵向深度。根据地下空间与综合管廊进行一体化设计，节约水资源，使得地下空间的基础设施达到优化布置。1.3地下空间绿色建筑环保设计运用BIM技术,通过环保设计要素在多种环境中应用，可以形成高质量环保的绿色建筑。根据BIM设计方案，设定LOD的指标为1 0 0 3 0 0。按照地铁站的设计方向，根据不同面积与布局等结构，进行有效的能源性能分析(1 0 I。对不同极端的环境信息要素进行统计。其中,LOD地铁站能源集成分析情况见表2。根据不同地区的气候条件，考虑风荷载及室外空气温度差异等因素，在设计阶段，需要对绿色低NORTHERNARCHITECTURE71m2面积45151215251581715308243535北方建筑表2 LOD地铁站能源集成分析时需特别考虑玻璃的安装位置。通过选择合理的安LOD设计信息100体量空间200墙板幕墙门窗楼板立柱房梁天花板楼梯空间300外部墙体内部墙体地板碳方式进行设计。利用自然通风调整室内空间温度，并根据建筑内部的舒适性进行制冷和制热。根据太阳光的照射角度,将因供暖等消耗的电能进行转化,形成可使用的太阳能1。在乘客活动的范围内，设定空气湿度阈值，并获得对应的舒适温度范围，减少制冷和制热过程中产生的能源消耗。设计围护结构构造可通行屋面1.2 0 mm厚c31加厚混凝土保护层（配筋双向5冷拔 1 2 0 mm，钢筋网片绑扎）6 5 2 0 mmx6250mm。设分隔缝，缝宽3 0 mm，在缝内填充密封膏以确保严密封闭10mm厚低标号砂浆隔离层2mm+2mm厚sBs型）改性沥青防水卷材防水层20mm厚1:4 水泥砂浆找平层最薄1 5 mm厚轻集料混凝土2.5%找坡层60mm厚酚醛成品保温板保温层钢筋混凝土屋面板种植土屋面200mm厚种植土聚酯无纺布滤水层(1 2 0 g/m)四周向上翻1 5 0 mm高，端部使用黏结剂粘贴1 0 0 mm高20mm高塑料板排水层，凸点向上30mm厚c31钢筋混凝土保护层，双向直径中距为1 5 0 mm，3 m 分格缝，缝内填充高分子密封膏10号低标号砂浆隔离层3mm+3mm厚sBs型)改性沥青防水卷材防水层20mm厚1:4 水泥砂浆找平层最薄3 0 mm厚LC1.5轻集料混凝土1.5%找坡层60mm厚酚醛成品保温板保温层混凝土屋面K057竖向角钢龙骨焊于墙上预埋的钢板或钢筋，头上龙骨间用聚合物砂浆粘贴，7 0 mm厚酚醛板，2 0 0mm厚加气混凝土墙或混凝土墙100mm厚钢筋混凝土楼板100mm厚阻燃型酚醛板30mm厚阻燃型厚酚醛板72NORTHERNARCHITECTURE第9 卷环境因素装位置，获取相应的HVAC信息值，并进行精确的设备要素模拟。基于模拟结果,针对建筑物内部不均匀的室气候信息温进行有效调整。功能中的温度舒适性，人体发热程度，供暖，冷气，热源、负荷照明，热源设备，换气表3 绿色设计建筑围护结构性能2实例分析运用本文所叙述的绿色建筑设计方法进行实验，计算经过围护结构得到的能耗结果。对实验组得到的全年能耗比值进行了对比分析，当绿色建筑设计总能耗 对照建筑总能耗8 5%的标准时，设计方法达到优化。运用设计绿色建筑围护结构性能参数(参见表3）,计算设计建筑的全年能耗值。使用建筑模型,按照对应的建筑设计标准中建筑围护结构限值,计算该建筑全年光电负荷，并计算总体能耗值。运用综合建筑能耗与环境仿真分析软件TER-E计算全年光电负荷值，调用该市年均气象数据进行风电负荷计算。2.1工程概况该地铁二号线整体走向为西南-东北方向,沿途共设有2 8 座车站。在地铁导向系统设计方面，为W/(mK)0.450.450.450.45.0.450.450.450.420.420.420.420.420.420.420.420.420.430.450.480.49传热系数/第2 期每座车站进行标识设计，且出人口处都设有导向立柱,标志线路名称,帮助乘客快速辨识方向。地下车站属于楼层式站厅，进站口采用折线形起伏，地下空间墙柱面能够感知外界温度。服务台采用木格栅分隔,形成独立的服务空间。座椅以实用性为主,中间采用隔板分开。地面墙柱采用哑面大理石材料。站台为地下2 层岛式车站，建筑形制为明挖式箱型结构。站厅面积约为1 5 0 0 m,层高3 m,空间结构为矩形双柱式车站，进站闸机有5 个。王艺瑶：城市地铁车站地下空间绿色建筑设计方法研究2.2结果与分析通过运用本文方法计算，得到的绿色建筑围护结构全年总能耗结果与传统方法进行了对比，具体结果如图4 所示。由实验结果可知，运用本文方法设计的绿色建筑全年总能耗为2 4 4 7 9.1 5 MWh,运用传统方法设计的建筑全年总能耗为2 8 7 4 6.5 3MWh。同时计算设计绿色建筑的年度总能耗占比为8 3.2%,满足绿色建筑中,设计建筑总能耗 对照建筑总能耗8 5%的标准,结果符合预期。8000800075007.5007000MV6.5006.0007000M/9聘6.5006.000123结语本文从城市地铁车站开发人手，深入分析地下空间设计的有关问题,研究城市地铁车站地下空间绿色建筑设计方法。构建系统空间管理形态，优化设计方案，使地铁车站符合现代化发展，在工程项目建设中，对采光、通风等有关问题进行处理，使设计建筑总能耗 对照建筑总能耗8 5%的标准。但是本文方法仍然存在着不足，比如对综合交通空间设计不完善,对采光节能数据提取不够全面，以及样本数量不足等问题。今后应通过不断优化建筑节能方面构建绿色建筑设计评价体系，提高不同功能装置的布置与安装水平，提升建设过程中应对各种应急突发事件的能力，实现城市地铁车站地下空间绿色建筑设计方法的充分应用。参考文献1杨艳红,赵思源，熊燕妮,等.地铁车站地下空间绿色建筑设计方法探究 J城市轨道交通研究，2 0 2 1,2 4（3)：1 0-1 316(a）本文方法工810月份012图4 全年总能耗2邱滟佳,张鸿儒，于仲洋.受周边地上建筑影响地铁车站的抗震设计方法 J.岩土力学，2 0 2 1，4 2（5）：1 4 4 3-1 4 5 2.3龚联.地铁周边地块住宅开发隔声减振设计 J.建筑技术，2023,54(2):235-238.4束伟农，卢清刚，閣东东，等.高烈度区地铁上盖结构层间隔震设计研究 J).建筑结构,2 0 2 1,5 1(1 9)：7 1-7 6.5张格明,刘岩,刘少华，等.西安地铁1 4 号线骏马村停车场上盖开发项目层间隔震结构设计 J),建筑结构，2 0 2 1,5 1 s2)：6 4 9-6 5 3.6邹超，冯青松，何卫.列车运行引起地铁车辆段与上盖建筑环境振动研究综述 J.交通运输工程学报，2 0 2 3,2 3（1)：2 7-4 6.7曾会柯,盛曦，任伟新，等,地铁环境振动所致结构噪声评价指标对比分析研究 J.铁道标准设计,2 0 2 2,6 6（5)：1 8 8-1 9 4.8郭雅兴,王猛，王怡森，等.北京工人体育场地铁接驳区基坑工程实例分析 J).建筑技术，2 0 2 3,5 4（5：5 2 0-5 2 3.9季永明,吴汶泽,胡松涛，等,地铁隧道衬砌内毛细管换热器传热特性分析 J.建筑科学,2 0 2 2,3 8（4)：1 8 3-1 8 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