【UAS】宋晔皓等丨茶卡风——茶卡盐湖观光火车站

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茶卡风——茶卡盐湖观光火车站

0 引言

茶卡盐湖观光火车站坐落于青海省海西蒙古族藏族自治州乌兰县茶卡盐湖景区内，是景区品质提升的标志性建筑，肩负着重要使命。茶卡风站以景区特色的红丝巾旅游宣传形象为设计切入点，将数字化技术全面深入项目的概念生成、深化设计及建造施工，巧妙运用预制装配式钢结构和膜结构，并在屋顶底部悬挂红橙黄3色织物，打造出独具特色的自由空间。该空间兼具交通组织与休闲观光功能。

1 概念之源：红巾舞动，捕捉风的形状

茶卡盐湖享有“天空之镜”的美誉，固液并存的卤水湖形成了令人叹为观止的自然奇观，其独特的地质构造和景观吸引着无数游客。湖水在阳光的照耀下呈现出不同颜色，从浅蓝到深蓝，再到与天空融为一体的湛蓝，其色彩变化不仅给人们带来视觉震撼，也为设计师提供了丰富的灵感来源。

为将盐湖的自然之美融入建筑，设计团队进行了大量实地考察和研究。团队深入盐湖，观察湖水的流动、盐晶的形成及周边山脉的走势，在此过程中发现人们在盐湖中留下的红丝巾打卡形象，其不仅代表着人们对盐湖的热爱和赞美，也反映出盐湖具有的浪漫和诗意。

将红丝巾形象作为建筑设计的核心元素，通过艺术化处理生成具有标志性的建筑造型。为更好地体现红丝巾在风中舞动的感觉，团队在建筑顶部设计了钢结构与膜结构复合的自由曲面，曲面的形状和线条均模拟红丝巾飘动的轨迹。当人们从远处观望，建筑仿佛一条巨大的红丝巾在风中舞动。

△茶卡风站红丝巾形象（图片来源：褚英男）

观光火车轨道延伸至盐湖深处，人们在站台处不仅可停留休憩，还能步入盐湖。在此极目远眺可欣赏水天一色的美景与连绵起伏的山脉。“茶卡风”起名源于景区品质提升的建筑设计系列概念“盐、霞、风、雪”，其中茶卡风站是构筑物体量最大的一站，总建筑面积达3997m²。出于对盐湖生态保护的需要，该建筑采用钢结构形式。如何在平静的湖面上将巨大的钢结构构筑物营造出风的感觉无疑是巨大的挑战，也为设计团队带来了难得的机遇。团队尝试将装置艺术理念与建筑技术相结合，看到风，听到风，留下关于风的记忆，便是该场所能给予人们的独特体验。

△极目远眺茶卡盐湖美景（图片来源：褚英男）

在建筑色彩的选择上，设计团队充分考虑当地文化传统和盐湖自然环境。红色作为我国传统文化中的重要元素，代表着吉祥、繁荣和热烈，在盐湖寒冷的环境中，红色可以给人们带来温暖和热情。同时，为使建筑色彩更加丰富和协调，设计团队还选取了黄色、橙色与红色进行搭配。黄色代表阳光和温暖，橙色代表热情和活力，3种颜色的搭配不仅在视觉上给人们带来温暖、积极的感觉，也与盐湖的自然环境相协调。

站台分为上下两层，底层架空在3条轨道之上，根据人们进出站和游湖的流线合理设置楼梯和电梯，上层主要作为停留观光和商业售卖的休闲平台。建筑顶部是一体化设计的钢结构与膜结构复合自由曲面，当人们站在湖面从远处观望，建筑呈现出风中舞动的姿态；当人们走进站台，红橙黄3色悬挂织物随着风声飘扬翻卷，给人们带来亲近风的感受。白天，阳光透过织物的缝隙洒下，光影斑驳，为红橙黄3色增添明亮绚烂，微风拂动织物时色彩交织如流动画卷，颜色的层次与质感随着阳光角度的变化而变化，或鲜艳夺目或柔和温暖；当夜幕降临，灯光中飘动的织物透出静谧且神秘的气息，光影变幻更加微妙，颜色仿佛有了新生命，摇曳如梦如幻，让人们沉浸其中。

△穿过车站的轨道（图片来源：褚英男）

△交通空间（图片来源：褚英男）

△悬挂织物带来亲近“风”的感受（图片来源：褚英男）

△悬挂织物光影变幻（图片来源：褚英男）

火车轨道本身的走向决定了建筑呈现南北飘动的态势，使得东西方向成为绝佳的观景朝向。场地东面是祁连山，西面是昆仑山，拥有得天独厚的天然景观。在建筑中设置2层平台，在满足人们观景需求的同时，将检票口与站台分隔开来，确保车站每个区域都能在大量人群同时使用时正常运行。

2层平台除承担进出站功能外，设计团队希望人们在此获得更好的游览体验。在平台中空间较高部位与特殊点位打破屋面与站台的空间界限，打造视野开阔的观景区域，并在周边设置商业业态，满足人们的多样化需求。将平台挑出部分与垂直交通相结合，形成流线缓冲区，让人们在进出站的过程中充分感受茶卡盐湖的自然瑰丽。建筑西侧是最佳景观面，为避免落地的屋面设计遮挡平台中段视线，屋面结构在2层局部开口，使平台探出，形成起伏错落的观景平台屋面。平台与屋面相互交错、融合构成有机整体。在蓝天白云镜像的湖面上，一抹红丝巾飞舞其中，为盐湖增添了别样的景致。

△总平面

△1层平面（左）、2层平面（右）

△西立面（上）、东立面（下）

△1-1剖面（上）、2-2剖面（下）

△起伏错落的观景平台屋面（图片来源：褚英男）

2 形体之构：数字化技术辅助下的多层次生成

茶卡风站从概念构思到结构设计均充分应用数字化技术。在形体构造上通过数字化辅助技术生成多层次曲面；主体钢结构的设计和优化也基于数字化模拟计算，确定出合理的结构形式和支撑柱位置。数字化技术的应用提高了设计的精准性和效率，是新质生产力中创新驱动的体现，旨在通过技术创新推动建筑设计和建造行业的发展。

建筑整体曲面由3个层次构成，即主体钢结构、屋顶两种不同性能的膜结构、屋顶底面悬挂的随风飘扬的织物。结合火车站的形象、空间及其力学要求，以飞舞的红丝巾为设计出发点，同时参考雨滴入湖中时的水面波动形态，以此作为建筑曲面的设计意向。

△分层生成分析

主体钢结构并未简单地采用漂浮的曲面型屋面+支撑柱的形式，而是将建筑结构作为整体落地并贯穿站台，使建筑形体更具随风飘扬之感。钢结构部分虽为曲面，但生成逻辑清晰。综合考虑铁路轨道位置，在站台及东西两侧平台上选取3个位置作为曲面落地点；根据结构受力分析结果，设置4个大开花柱作为支撑构件；通过结构模拟计算得出壳体局部受力薄弱点位，在不影响曲面形态的前提下进一步补设3个小开花柱，增强结构整体稳定性。在开花柱造型设计上，受水滴入湖中时水面因张力形成的波纹形态启发，通过曲面找形实现开花柱和屋顶曲面的平滑衔接。

△将建筑结构作为整体落地的开花柱（图片来源：褚英男）

△开花柱和屋顶曲面的平滑衔接（图片来源：褚英男）

在屋顶膜结构设计上，除考虑材料性能外，兼顾风荷载影响、遮阳挡雨功能及建筑造型需要，力求使膜结构与钢结构共同作用并形成受力整体。设计团队对气枕膜、铝板、单面膜进行了对比分析并选择出最适用的屋顶膜材料。气枕膜造价高且工艺复杂，在预定工期内难以完成，且远观建筑时其模拟丝巾的形态不够顺滑；铝板造价低但显得生硬沉闷，与丝带的质感相差甚远；单面膜造价相对适中，构造做法与金属板类似且具有一定延展性，可使原本以直拟曲的焦点位置平滑过渡，成为最终入选的屋面膜材料。此外，考虑到屋面起伏的形态与较大的结构尺寸导致其受风荷载影响较大，采用不透明的PTFE膜+附膜与半透明的PTFE膜，在满足建筑屋面遮阳挡雨基本功能的同时，尽量减少风荷载影响。膜材料本身的张拉力也对钢结构产生一定影响，二者共同作用，确保建筑整体受力。不透明的PTFE膜+附膜形成的复合材料透光不透雨，将悬挂织物集中在此区域下方，可避免织物因淋雨影响外观效果。半透明的PTFE膜存在约21%的穿孔率，根据结构模拟分析结果将其布置于风荷载较大的位置，可有效减少风力对结构的影响，同时使风更加流畅地进入站台内部，吹动悬挂的织物。透过膜结构进入建筑内部的光与风弱化了空间的围合感，形成了由透明到半透明，再到封闭空间的过渡。除考虑自然条件影响外，设计团队根据游客在平台上的主要流线进行区域划分，以确定两种膜材料的分布，从而降低进出站空间与商业空间受雨雪天气的影响。

△通风模拟

△单日平均日照时长分析

3月（左上）、6月（右上）、9月（左下）、12月（右下）

在悬挂织物的设计上，将大花柱作为涟漪中心进行模拟设计，得到类波纹状曲线组，将其投影至屋面形成悬挂织物的整体分布。3色织物随风飘动，白天的阳光和夜晚的照明进一步加强了屋面上水波涟漪的感觉。

织物在设计之初选用了与屋顶相同的全红配色，通过模拟发现，因织物与屋顶颜色完全融合，在远观建筑时其丝带形态的飘逸感不足。设计团队结合当地文化传统，选取经典的黄色、橙色与红色进行搭配。3色织物形成的圈带以开花柱与屋顶连接过渡处的红色作为起始点，随涟漪趋势向外逐层渐变。受限于定制膜材料的固定颜色，无法实现膜结构的多色柔和渐变。因此，团队转换设计思路，将完整的涟漪环单元化，通过调整并设定离散随机值使织物的颜色逐渐过渡，再通过微调局部单元色块得到更加多样的颜色变化，使悬挂织物的整体层次更加丰富。

3 结构之优：深化找形与细部性能设计

茶卡风站形似飘带，曲面灵动，采用单 层网壳结构。网壳在承受竖向重力荷载时， 需要有若干竖向支点，因此将形态美和力学 美充分结合是建筑师和结构工程师共同追求 的目标。经过多次模型优化迭代后，设计团 队采用4个大开花柱和3个小开花柱作为主要 竖向承重构件。大开花柱不仅承受竖向力， 还承受水平地震力和水平风力；小开花柱主要承受竖向力，以保证竖向变形与竖向刚度符合设计要求。同时，设计团队通过线性屈曲模态分析找出薄壳空间的刚度薄弱点，并对局部采取结构加强措施。