铁路客站建筑屋顶环境适应性设计的研究

叶 帆

(西南交通大学建筑学院，四川成都610031)

环境适应性，是当今建筑设计中必须面临的关键问题之一。虽然在不同的研究角度下，人们对建筑设计提出了“健康建筑”、“生态建筑”、“绿色建筑”、“以人为本的建筑”、“可持续发展建筑”等一系列概念性的设计要求，但它们归根结底是对建筑设计成果提出的“建筑要与其所在环境相互适应”的要求。

本文通过对与铁路客站建筑屋顶设计相关要素中，最为密切相关的三个适应性方面进行理论探讨。并结合一些案例分析，尝试在建筑形象的塑造中，利用对客站形象与城市环境的相适应、与自然环境的相适应，以及与人文环境相适应的研究探索，对抽象的铁路客站建筑设计核心理念如何得以落实，探索性地提出其相应的应对策略。

1 研究背景

在《铁路旅客车站设计指南》［1］、《中国当代铁路客站设计理论探索》［2］等关于铁路客站设计理论的框架著作中，将“以人为本”和“可持续发展”作为铁路客站建筑设计的核心思想，进而从应对策略的角度提出了当今铁路客站建筑设计中“功能性、系统性、先进性、文化性、经济性”的五大设计原则，确立了当今铁路客站建筑设计向环境适应性方向发展的趋势。随着我国铁路事业步入新的建设时期，铁路客站的建筑设计与环境相适应的问题，已成为设计过程中必须面对的研究课题之一。

通过对已建成客站建筑的调研分析，铁路客站建筑屋顶的形象，在宏观上是构成一个建筑片区的城市肌理的组成部分之一;在微观上又是表达地方建筑文化特色的重要载体。此外，客站建筑屋顶在技术功能方面，还是调节建筑室内外环境气候的重要控制界面之一。因此，对于客站屋顶设计，如何使铁路客站建筑形象融入客站片区整体环境空间的城市肌理之中，怎样调节客站建筑运行中室内外环境的相对生态位平衡，以及对地方建筑文化特色的如何表达都是值得我们探索的问题。

2 客站屋顶环境适应性设计的几个要点

2.1 客站屋顶的城市肌理适应性

城市的肌理是由城市的生长过程形成的，是城市的记忆与历史的伸延。不同地域的城市建筑，由于在城市生长中所经历的自然环境、人文背景的不同，一般都会在建筑材料、建筑形态、建筑体量、建筑色彩、建筑风格等方面呈现出各自的地方特色，形成具有地域特色的城市肌理。吴良镛在《广义建筑学》［3］中指出:“现在世界城市正面临所谓‘特色危机’。旧有城市特色被大量新的自我表现的‘陌生者’——巨大的尺度、生硬的形体、刺人的色彩所冲淡，甚至破坏”，并提出“在建筑创作中，形式的创造应当因地制宜、结合环境发挥其固有的表现力”。建筑群体空间形态作为构成城市肌理的重要元素之一，通过由建筑屋顶限定的建筑空间尺度，屋顶表面材质等，在建筑的第五立面上表现着建筑群体构成的城市肌理的一个层面。因此，建筑第五立面的尺度、形态、色彩是反映城市肌理具有地域特色的主要因素，是从城市设计角度评价建筑环境适应性重要要素之一。

当今铁路客站建筑作为一种特定的交通建筑类型，它的建筑屋顶设计在站棚一体化设计要求、高架站场设计要求，《铁路旅客车站建筑设计规范》GB 50226－2007要求，以及建筑节能设计中对于公共建筑体形系数要求等诸多具体要求因素的共同作用下，使得建筑屋顶的设计更容易呈现出在尺度、形态和色彩方面与其周边建筑的空间形象形成较大的反差的大体量特殊建筑形象。这种特殊形象产生的主要原因是站场的平面功能布置要求所致。站场屋顶通常被称为站场雨棚，在过去的客站建筑设计中，它的空间形象设计一直不受重视，常常被当作一个遮阳蔽雨的建筑功能构件来制作。加之过去对客站屋顶的理解，又常常以站房建筑屋顶取而代之，以致在当今高架站场等一系列铁路客站设计理念的设计要求下，令客站屋顶的空间形象不易与周边环境建筑屋顶形象相适应的问题凸显出来，并成为铁路客站建筑在第五立面形象上，不易融入到片区建筑的肌理环境中的主要原因之一。为了使客站建筑屋顶形象与环境相适应，就要从整体片区的城市肌理角度，对客站建筑所在片区建筑屋顶的尺度、形式、体量、材质、色彩等问题进行研究，通过抽象提炼片区环境中的建筑屋顶形象符号及其表达方式，总结出适宜于客站建筑屋顶在环境中，与片区整体建筑屋顶形象相融合的空间表达方式。

2.2 客站屋顶的建筑技术适应性

通过建筑屋顶设计改善客站建筑与环境间的适应性技术策略很多，但在众多的策略观点中，栗德祥教授针对生态建筑设计中“要遵循生态的理论和生态实际性的原理［4］”的观点笔者认为最具实践意义。这个观点通过对“寻找适宜的生态位”概念的阐释，表示只有当建筑材料与技术的使用处于正确的生态位时，才能避免建筑运行时与外界环境间的不必要的物质和能量的交换，并减少可利用物质和能量的消耗，提高建筑的绿色低碳性能。由于建立正确生态位的观点，是从调节各种环境元素之间的平衡关系出发，主动地采用调整建筑各相关要素间的结构模式的方式，较为经济地创造适宜的建筑环境;而非那种缺乏系统整体观念，为了达到某些技术评价指标，使用高成本功能性技术设备，并忽视这些设备在使用中，在其它方面对建筑环境造成伤害的不可持续的做法。因此，可认为采用生态位调节方式，是实现保证建筑室内舒适度的同时，使建筑内外环境相适应的重要条件之一。

在铁路客站建筑中，因其建筑空间体量较大，且建筑空间形态的水平面尺度相对其竖向尺度大许多，所以建筑屋顶在建筑采暖保温中，相对于维护墙体在调控室内能量散失速率方面的作用效果更为显著。此外，由于建筑屋顶相对建筑外墙在获得太阳辐射中，太阳辐射对建筑屋顶的入射角较小，因而使建筑屋顶在太阳与建筑间的辐射换热中，更便于直接利用太阳能这种能源，提高能源的利用效率。客站建筑屋顶作为划分建筑室内外环境的一个重要界面，在建立适宜生态位方面的重要作用之一是调控建筑室内外能量交换速率。从建筑保温隔热技术角度考察，建筑屋顶的合理热工模式构建，是保证建筑在拥有良好室内小气候的同时，避免过多热能散失导致对室外大气环境运行规律造成失衡影响的重要保障措施之一。过去我们在建筑设计中擅长使用一些机械设备，片面地去创造良好的室内微气候环境，却忽视了这些设备在运行过程通过耗能的方式，改变了建筑的室外环境状态，打破了原有环境中生态位的平衡状态，造成了诸如热岛效应等人为环境灾害。现在通过建筑屋顶这一建筑部分，对适宜生态位的构建，不仅有利于创建良好的室内小气候环境，而且还能降低建筑对于能源供给的负荷压力，减少建筑对外部自然环境造成的影响。因此，通过适宜建筑节能技术的应用，建立适宜的建筑屋顶生态位，才是使客站建筑屋顶设计达到环境适应性设计的目标，并且它在可操作性和经济合理性方面都具有较强的节能优势。

2.3 客站屋顶的文化表达适应性

秦佑国教授在《中国现代建筑的中国表达》［5］中认为:“正因为屋顶受功能制约最小，屋顶形状可以变化，因而集中体现民族和地域的传统特征……中国现代建筑的传统性与民族性的表达，需要跳出具体的形象，跳出习用的词语，在对中国传统建筑文化和审美意识进行深入的批判性(哲学意义上的批判)认识的基础上，要作抽象的思辨和精神的凝练，探索能和现代建筑艺术和审美意识契合的在精神层面上表达中国的建筑创作之路。做到:‘不是’:形象上、技术上不是;‘就是’:精神上、意境上就是。”这个观点一方面阐述了建筑屋顶在文化表达中的重要性，另一方面也对过去那种照搬照抄建筑文化符号的设计手法提出了批评，指出了建筑的文化表达应立足于结合现代意识的精神层面的表达。将对地方建筑文化的表达建立现代建筑审美意识的层面上，是现代建筑文化表达对传统地方建筑文化内涵的一种有机传承，是符合建筑文化表达的时空适应性的。

铁路客站建筑作为一种具体的交通建筑形式，由于其建筑屋顶在建筑体量与功能内容(站房+站场)构成方面屋顶具有自身的特征，因此铁路客站建筑屋顶可能会在这个片区中，对建筑群体空间形象构成重要影响，如其具有识别性特征与城市门户功能等。所以客站建筑屋顶对于片区或城市地方文化特色的表达都具有功能意义。对于文化特色的表达可以从两个方面来考虑:一是以客站建筑为中心的地方文化风貌，建立一个片区(城市)的整体地方文化风貌基调;另一个则是以既有的片区(城市)地方文化风貌为核心，新建客站建筑在设计中使这种地方文化风貌得以延续。过去，在铁路客站建筑屋顶设计的文化表达中，通常片面地将坡屋顶这个传统建筑屋顶的符号，不加提炼地直接应用到铁路客站这种大体量的建筑中，导致建筑屋顶的体量和比例尺度在建筑单体内不合时宜，整个建筑风格与周围的现代建筑之间也缺乏有机的联系，或是与城市的风貌特色缺乏联系，使得客站建筑的屋顶形象在环境建筑中显得独树一帜，缺少与周边建筑群体空间的关联，使其与城市文脉缺乏必然的联系。随着新时期的铁路客站设计对文化性的重视，在客站建筑的屋顶设计中出现了像苏州站这种将地方传统建筑文化内涵与现代建筑风格有机融合的建筑作品。在这个作品中，既表达了客站建筑的时代精神，又体现了地域建筑的风貌特色，将客站建筑文化意象充分融入到了建筑所在的环境氛围之中。

3 客站屋顶环境适应设计的案例

在具体的客站建筑屋顶设计案例中，苏州站和拉萨站的建筑屋顶设计就从不同的角度对于建筑屋顶与环境相适应设计进行了探索。

3.1 苏州站屋顶与环境相适应的设计特色

苏州站位于苏州新、老城区的交界点上。苏州老城区是我国的历史文化名城之一，凝聚着吴文化的精髓。苏州站建设在这样一个具有深厚历史文化积淀的古城边，在设计中必须考虑到传统城市文化对现代建筑的影响。如何将建筑的空间尺度，建筑体量等充分融入到古城的城市环境中，并使其城市肌理与文脉得以延续等问题，是苏州站建筑屋顶空间形象塑造的设计重点。

在苏州站的屋顶设计中，通过吸取地方建筑传统空间元素，将客站周边建筑屋顶所呈现出的坡折形态，及由这些建筑屋顶群组成的院落式天井形态，抽象出棱形屋顶和院落式屋顶布局的屋顶形态表达语汇。利用将棱形元素与建筑屋顶空间网架结构形态相结合，按照与周边建筑相适应的尺度的有机组合，形成了看似多个坡形屋顶有机聚集而呈现的客站单体建筑的屋顶空间形态。这个客站屋顶通过在形态、体量、尺度、色彩等方面与周围传统建筑寻求协调，在建筑规模、结构形式、材料使用等方面与客站建筑功能要求相联系，使得客站屋顶与所在环境相适应，与既有城市肌理相融合。

苏州站在对客站片区的建筑文化特色的表达中，摒弃了过去一些表达传统建筑文化特色一定要使用传统建筑材料的思维。在建造用材方面充分尊重客站建筑的功能技术要求，大量使用了适应于技术要求的现代金属材料及技术构造方式。这种通过建筑形象联系环境，运用现代技术服务功能需要的建筑方式，使苏州站具有了传统建筑文化与现代建筑技术的“神形”兼备，让传统建筑文化在传承中获得改进与创新，符合现代社会对建筑的物质和精神需要。

3.2 拉萨站屋顶与环境相适应的设计特点

拉萨站位于具有日照时间长、太阳辐射强、昼夜温差大等环境气候特点的高海拔地区。在拉萨站的设计中，通过对直接照射到建筑屋顶的太阳辐射能的利用，降低了建筑运行时对于其它形式输入能源的依赖程度，提高了能源利用效率。

拉萨站通过在建筑屋顶恰当地使用太阳能集热器，利用太阳能集热器与地暖系统联动可以通过流体转移太阳辐射热量的特点，一方面降低了白天太阳热辐射对建筑室内环境造成的温度偏高影响，另一方面也改善了夜晚大气环境低温对建筑室内环境造成的温度偏低的影响。该太阳能集热屋顶通过对太阳能的适当储存——转移——释放，利用对生态位的平衡重建，避免了为使建筑室内环境具有良好的热舒适度，而要使用高耗能的建筑空调设备以维系这种热舒适环境;通过重建的生态位，经济地改善了客站建筑的室内环境条件，使建筑在与环境相适应的技术措施下，达到了可持续发展式的良好建筑使用条件。

4 结束语

总之，对铁路客站建筑屋顶设计中的环境适应性，宜从城市设计、建筑技术和文化表达三个主要方面着手。在宏观层面应从建筑屋顶设计与城市形象塑造的角度去使之相互有机;在技术微观层面宜将建筑屋顶作为一个环境生态位的调节装置平衡客站建筑整体内外环境间的差异;在人文表达层面宜将现代建筑设计理念与传统建筑文化相融合，令富有地方特色的建筑文化得以传承和创新。希望可以通过对铁路客站建筑屋顶的环境适应性设计，使客站建筑在物质与精神两个方面与所在环境相互协调，让铁路客站建筑在“以人为本”和“可持续发展”的核心理念下，在具体的屋顶部分的设计中得以实现。

［1］刘志军，何华武，郑健.铁路旅客车站设计指南［M］.中国铁道出版社，2006

［2］郑健，沈中伟，蔡申夫.中国当代铁路客站设计理论探索［M］.人民交通出版社，2009

［3］吴良镛.广义建筑学［M］.清华大学出版社，1989

［4］俞木.生态建筑设计的七个要点［N］.中国建设报，2007－02－25

［5］秦佑国.中国现代建筑的中国表达［J］.建筑学报，2004(6):20－23

［6］United States Environmental Protection Agency，Indoor Air Facts No.4(revised):Sick Building Syndrome［R］，EPA，1991

［7］崔愷.浅议火车站的地域特色［J］.建筑学报，2009(4):86－88

［8］王群，李维纳.浓郁的地方特色现代化的火车站——苏州火车站设计［J］.建筑学报，2009(4):64－66

［9］GB 50226－2007铁路旅客车站建筑设计规范［S］