基于表现建筑空间本体魅力的管线综合研究——以中卫南站设计为例

刘菁华

(中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043)

1 研究背景

长期以来，轨道交通建筑的室内装修与装饰，是建筑设计、施工以及投资的重要组成部分，在工程的各个阶段，其涉及范围广泛，消耗的时间、精力及投资巨大，从某种程度上讲，并不是最为经济、集约和高效的方式。

室内空间之所以要进行装修与装饰，一方面，它是构思立意的延伸，在空间本体表现力不足的时候，能够辅助完善和诠释出设计理念；另一方面，降低了各工种自身以及工种之间的方案规划和统筹难度，由于有后期的装修掩饰，大量结构构件、管线和设备设施均能够在装饰层的内部空间自成一派，各行其道，减少了专业间的协作配合，降低了设计难度，缩短了出图周期。“无装修不建筑”、“交给装修来解决”的思想，在行业内已成为一种主流。

然而，从建筑工程的全寿命周期看，上述方式未必是最好的途径。后期通过室内装修与装饰来修正工程缺陷，虽然可以使图纸设计阶段较为省时省力，但却显著增加了工程投资[1]，加大了装修装饰的工作量，延长了施工周期，为竣工后的使用维护也带来更高投入与要求。

为了解决上述问题，在新建吴忠至中卫铁路中卫南站进行了有益的探索与实践。在方案设计阶段，即立意于“少就是多”的空间构想，努力创造建筑形态与结构逻辑的高度统一[2]。尤其对于公共空间的室内设计，力求避免单纯的装修及装饰元素的附着[3]，将建筑空间本体直接展现于使用者面前，实现了空间艺术之美与技术理性之美的有机融合[4]。

在塑造空间本体魅力的过程中，管线综合设计的研究与创新，发挥了关键性的作用。在候车大厅中取消吊顶设置，简化侧墙的附加装饰元素，将纷繁芜杂的各专业管线及设备设施进行精巧的组织与掩藏，使得“拱+双向正交密肋梁”的结构体系得以完美展现，取得了令人赞叹的艺术效果，为同类型的工程设计提供了有益的借鉴，见图1。

(图片来源：中铁十六局集团有限公司)图1 中卫南站候车大厅实景

2 建筑构思

中卫南站位于宁夏回族自治区中卫市黄河南岸常乐镇，是新建吴忠至中卫铁路的重要站点。站房类型为线侧下式中型铁路旅客站房，最高聚集人数2 000人，总建筑面积1.19万m2，建筑高度30.2 m，地上2层(局部4层)，地下(局部)1层。站房候车大厅中部为2层通高，使用面积5 184 m2，面宽108 m，进深48 m，室内净高为14～25 m。大厅东、西两侧一层为母婴及VIP候车室、公共卫生间等服务用房，二层为旅客服务空间。中卫南站建成后的实景见图2。

(图片来源：中铁十六局集团有限公司)图2 中卫南站俯视实景

中卫市是古代边防重镇，且素有“塞上江南”、“沙漠水城”的美誉[5]，大漠铺陈出恢弘的画卷，黄河辗转着动人的旋律，这宜动宜静、宜刚宜柔的独特魅力，是中卫南站创作构思的源泉[6]。设计打破传统车站中心对称、横平竖直的方正模式，采用蜿蜒柔美的波浪型曲线勾勒出站房及站台风雨棚的天际轮廓。曲线屋面自东端地面蓄势而起，向西逐渐提升，在站房中部主入口处翻卷呈半圆状，蜿蜒至西侧山墙处升腾形成钟塔，再从塔顶骤然直下，在近地面处引入“长城”寓意的“V”字形转折连续线，自西向东规律展开，于东侧山墙处收官。造型实体部分采用温暖的黄金麻花岗岩及仿石铝单板，与通透规则的玻璃幕墙虚实呼应，相得益彰[7]。建筑形象疏朗灵动、一气呵成，让人仿佛看到历经风沙洗练之后，沙漠中熠熠闪光的一汪清泉，见图3。

(图片来源：中南建筑设计院股份有限公司)图3 中卫南站侧透视效果图

为了使这震撼人心的建筑造型能够内外兼修，360°全方位展现，候车大厅室内设计取消了吊顶以及南、北向的侧墙装饰，将钢结构拱柱、网壳屋面、长城造型直接展示于空间之中，形成室内外形态一致、手法呼应、线脚连贯的动人效果[8]，见图4。

3 设计手法与创新

3.1 空间多维利用及管线统筹规划3.1.1 设计难点

传统的候车大厅装修设计思路，是吊顶采用铝合金条板或垂片，水平管线均设置于吊顶空间内，灯具、火灾自动报警器、喷淋、风口等末端设备、设施设置于板缝处。竖向管线或通过管道井，或贴邻柱角、墙面落下，通过墙体干挂花岗岩、铝板，将竖向管线进行包裹掩饰[9]。

中卫南站的设计构思，是将侧墙与屋面所采用的“拱+双向正交密肋梁”结构体系，直接展现于公共空间之中，通过建筑本体的力学与理性之美，表达出浑然天成、大气磅礴的艺术效果。因此，中卫南站候车大厅内不设置吊顶，侧墙除了拔地而起、顶部扩散开来的弧形拱柱和中、下部疏朗蜿蜒的“长城”造型之外，均为通透的玻璃幕墙。

局促有限的实体空间，辗转多姿的界面形态，为管线综合设计带来了巨大的挑战[10]。集约设计、精简数量、优化路径、空间挖潜，本着以上四个原则，通过研究与创新，最终实现了设计初衷，取得了理想的室内效果。

3.1.2 多维度空间的利用

为了实现一气呵成、明朗简洁的空间特质，需要在满足结构、采暖、空调、给排水、照明、信息、标识、消防等各专业功能需求的前提下[11]，将这些复杂繁多的技术手法在空间中掩映于无形。设计之初，对室内各个维度的可用空间进行发掘和梳理。

在水平维度，设计开发了上、中、下三个层面的管线路径，上部利用顶棚全覆盖的金属屋面系统，中部利用南、北侧墙的“长城”造型以及东、西两端的客服房间侧墙，下部通过在地面之下设置管沟，将水平空间内的管线进行分组、分流。

在竖向维度，利用钢结构拱柱“顶天立地”的结构特征以及“长城”造型每隔一段即蜿蜒落地的形态特点，在拱柱中部的联系构件和“V”形空间内设置垂直管线系统，用于解决上、中、下三层水平管线系统之间的纵向联系问题，见图5。

图5 多维空间利用构思

3.1.3 管线规划统筹创新

多维空间的布局思路确定之后，结合使用需求与技术手法的合理性，根据设备设施的末端供给路径长短、对环境的温湿度要求、管线自身的使用特点、室内空间的美观性，将暖通、空调、给排水、电气、信息等各专业管线进行了统筹规划[12]。

顶棚没有吊顶，管线不能暴露，能利用的空间只有双层金属屋面之间的狭窄通路，无法敷设大直径管线[13]，因此顶棚空间仅设置照明电缆及灯具。

站房的南、北向外墙，除了“长城”造型和拱柱是实体之外，其余元素均为通透的玻璃幕墙，这使得能够容纳管线的空间非常有限。经过对各专业管线严谨的筛选及优化之后，将必须在侧墙位置进行服务，或对安全性要求较高的设备及管线，如空调风口、自动喷淋、安防监控、电气系统设置于此[14]，其余管线继续下移。

顶棚及侧墙的实体空间局促，艺术效果要求高，设计通过在候车大厅地面下设置管沟[15]，并与站房东、西两端办公设备辅助用房的管线系统相连接，来解决其余管线的水平供给问题和整栋建筑的系统联络需求。

顶棚至“长城”的纵向管线，如雨水、消防水管及电力、信息支线，与拱柱的竖向构件进行一体化设计，消防水炮设置于空间节点的顶端，使其成为室内的装饰性元素。

“长城”造型与地面相交的部分，用于完成空间中部与下部之间的管线衔接，主要有各类水管的接驳、采暖分集水器及消火栓、配电柜的设置等[16]。

根据上述指导原则，各专业展开设计，并向建筑专业提供各个空间内的管线数量、尺寸、安装、检修及安全运营要求，建筑专业进行管线综合及空间利用的深度设计，必要时协调结构专业对力学构件进行优化调整，如此往复循环，直至所有问题得到解决。

3.2 顶棚空间管线综合设计及艺术效果展现

本工程的网壳屋面采用空间双向正交密肋梁结构体系，波浪起伏，凹凸有致，经纬交织的钢梁构成韵律感十足的网格单元，成为站房的标志性特征，也是各环节竭力塑造的重点界面。设计依据屋面的弧度和钢梁的走势来组织管线路径，并将灯具设置于网格交点处，明亮的点点灯光使网壳屋面更为灵动。为了尽量减少对钢梁的影响，设计将电线置于φ25 mm的线管中，并将线管敷设于金属屋面内的双层金属板之间，在顶棚需要设置灯具的位置，将线缆接出，改为软管贴附于钢梁表面并接至灯具。这样做的优点，一是避免了管线对主体钢结构的依附与破坏，安全性更高；二是降低了管线的敷设和固定难度，在金属屋面底板承载之下，管线得到了便捷且稳妥的支撑。三是线管外露部分很少，不仅实现了简洁美观的空间效果，而且减少了管线表面氟碳装饰喷涂的工程量，有效降低了工程造价，见图6。

图6 顶棚空间管线设计

3.3 侧墙空间管线综合设计及艺术效果展现

由于顶棚空间能够实现的管线功能供给较为单一，侧墙空间的深度开发尤为必要。空调方案是侧墙空间需要解决的重要问题。根据本工程特点，空调形式设计为喷口式侧出风，候车大厅东西两侧，将空调器及其相关管线设置于客服侧墙、二层楼板的梁下空间内，中部送风不足的地方，在南北两端“长城”处设置送风口进行补强[17]。

“长城”造型是管线水平通路系统中最为复杂、技术难度最大的空间，一方面因为其形态蜿蜒，结构受力构件多，空间形式复杂；另一方面作为建筑造型的重要元素，它的造型、比例及尺度受到严格控制，因而内部可以利用的净空间非常有限，需要对设置于其中诸多管线的合理布局及全寿命周期内的服务需求给予充分考量，找到空间艺术性、结构安全性以及管线合理性之间的最佳平衡点。

在“长城”内部空间的管线综合设计中，中部54 m大跨为困难区域，对设计方案的可行性起决定性作用。经过综合分析比较，设计采用了以外墙处框架梁为支点，室内外挑梁的结构形式，将54 m跨沿东西方向分为4部分，根据室内、外管线所需的不同纵向空间，在挑梁的不同高程设置挑板，将空间沿垂直方向分为两组单元。室内一侧，在挑板上部的每个挑梁单元内放置空调器及静压箱，下部外侧吊装其供水、回水和冷凝水管，并提前预留好管线的纵坡空间。内侧放置信息桥架及自喷水管。室外一侧，在挑板之上搁置一路电力桥架，下部悬挂一路电力桥架，见图7。

图7 “长城”造型内部空间管线综合设计(单位：mm)

“长城”造型的落地区域，是侧墙与地面空间管线接驳的重要节点，地下管沟内的消防水管、采暖水管与空调水管的接驳[18]，采暖的分集水器、各类检修口均设置于此。设计将垂直于候车大厅的东、西侧V形墙上设置检修暗门，面向候车大厅的垂直侧墙上设置消火栓及灭火器。

3.4 地下空间管线综合设计

完成室内空间上部、中部的管线设计之后，其余的诸多水管干线设置于地下空间解决[19]。在候车大厅地面下设计一条回字形半通行管沟，并与站房东西两侧办公辅助用房及出站通道相连，形成覆盖完备的地下管路系统。主管沟设计为宽1.8 m、高1.4 m，支管沟长和宽均为1.4 m，将消防炮给水管、消火栓给水管、自喷给水管、采暖供回水管以及无风管远程送风空调器系统的给水干管分设为左侧1列，右侧2列，设置于管沟侧壁[20]。在候车大厅南、北两侧各4个“长城”造型落地空间内，设置地暖分集水器及各类消防立管与水平管道的接驳节点。

至此，管线综合问题得到了圆满的解决。由于设计阶段研究到位、考虑完善，使得施工过程进展顺利，所有想法均得到了实践的验证和认可。

4 结语

中卫南站构思别致，造型优美，展现了建筑形态与结构逻辑的高度统一。室内设计摒弃了多余的装修、装饰元素，通过独具匠心的管线综合设计，将纷繁复杂的管线技术问题与建筑空间本体有机融合，取得了较好的艺术效果。

本工程在管线综合设计方面的探索及实践，能够为旅客站房及大空间建筑的室内设计提供有益的借鉴。首先，应注重对建筑空间本体艺术性的塑造，对结构、构造的力学和美学特性，应有发掘与提升意识；其次，应充分开发空间各维度实体界面的潜力，并对各相关专业的设计原理、管线特点深入研究和掌握，在了解的基础上，对方案进行优化；最后，空间塑造与管线综合是一个互为制约、彼此促进的螺旋上升式的设计过程，要有创新与钻研的精神，方能收获成功。