新型建筑材料在轨道交通车站建筑中的应用浅析——以伦敦
金丝雀码头地铁车站为例
摘要:针对我国目前轨道交通车站建筑材料较为单一的现状,本文以英国伦敦
金丝雀码头的木造地铁站为例,初步探索新型建材在交通建筑中的应用。
关键词:建筑材料;车站建筑;金丝雀码头地铁车站
1、项目简介
1.1 轨道交通工程项目简介
金丝雀码头地铁站(Canary Wharf Crossrail Station)为伦敦伊丽莎白号线(Elizabeth Line)的中间站。伊丽莎白号轨道交通工程(原Crossrail)目前是欧洲最大的基础设施建设项目,
横跨伦敦东西部地区,全长约118公里,预计2018年通车。通车后高峰小时发车对数为12对,预计会扩充10%原地铁网络运量,极大缓解伦敦地铁的运载压力。金丝雀码头地铁站是
换乘站,与一条市域地铁线和轻轨线(Docklands Light Railway)换乘。
1.2 车站建筑简介
金丝雀码头地铁站由建筑大师诺曼福斯特设计,位于英国伦敦金丝雀金融城——伦敦最
现代的国际商务金融区。车站临近汇丰银行大厦旁的北港和波普拉区的住宅区。金丝雀码头
车站共七层(包括屋顶花园),内部功能除站厅、站台外还包括零售业、展览、餐饮、娱乐
休闲等,属于大型城市综合体。与一般车站不同,金丝雀码头车站革命性地选择了木材和ETFE膜作为地面主体建筑材料,打造了极富特色的拱形木屋顶,在钢筋混凝土与玻璃盒子的
摩天高楼中间,为市民提供了一个温暖、平易近人的场所。木构屋顶的形象概念来自于金丝
雀码头改造前,驶往西印度码头的船只。车站独特的形态唤起着当地人群的集体记忆——对
码头往昔货运情景的追忆,同时提示着游客当地独有的历史文化。
2、新型建材的应用
2.1 胶合木
车站创新地使用了胶合木作为主要结构材料,营造了温暖独特的车站建筑场所。对比混
凝土、钢等冰冷的材料,木材有着多变的纹理、温暖的色彩和天然的低碳优势,受到人群的
广泛欢迎。然而由于造价、防火规范等的限制,木材在我国仍仅用于住宅、商场、办公楼等
公共建筑,在交通建筑中利用率极低。在人们传统观念中,木材不适用于大跨度、防火等级
高的公共建筑——因为原木是各向异性材料,其横纹与纵纹的力学性能差距较大,受力不均,且含水率易随着气候环境的变化发生波动,造成木材的开裂;且在潮湿的环境中,有着被虫蛀、腐烂的风险。然而随着材料科学的进步,木材的力学、防火、防腐等性能发生了革命性
的突破,如在加拿大等国家盛行的CLT(Cross Laminated Timber)交错层积木板材。这种木
材选择了经过脱水去疤处理的木方,将其横纹与纵纹交错垂直层叠放胶合,形成强度堪比混
凝土的新型木材。这种新型木材剔除了各向异性的天然缺陷,是一种均质材料,且经过化学
处理后,耐火等级大大增强。交错层积木板材适应于标准化、模块化生产,现场施工、拼装
难度较低,不受外部气候的制约,能够极大提高施工效率,是一种理想的可持续绿色建材。
金丝雀地铁站就是选用了这种云杉胶合层积木作为主要结构材料,并进一步发展了福斯特爵
士的代表作——大英博物馆中庭的流线型玻璃屋顶。尽管木格构外壳的曲线优美流畅,然而
整个屋顶结构中只设置了4根弯曲木梁。为了将直梁与曲梁无缝衔接,建筑师设计了特殊的
多维钢节点,解决了木屋顶形体扭转的问题。
从地面可经过两座廊桥直达屋顶花园,木屋顶长310米,起拱高度近30米。木格构在顶部能够开启,引入阳光与雨水,对屋顶花园的植物进行天然的灌溉。木格构的两侧和尽端同
样可以开启,将泰晤士河及两岸优美的风光尽收眼底。金丝雀码头地铁站,用木材塑造了一
个表情温暖的城市交通建筑。
2.2 ETFE膜
为迎合交通建筑轻盈,通透的特点,车站结构上覆以ETFE膜作为表皮。ETFE膜是一种可循环再生材料,有着独特的优势,可作为玻璃的替代建材。ETFE膜韧性强,抗拉强度大,重