【建设地点】重庆市一沙坪坝区与九龙坡区交界处
【设计时间】2012~2014
【项目完成时间】2018.1
【设计单位】
同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司
[200092] 上海市杨浦区四平路1230号
中铁二院工程集团有限公司
[610031] 四川省成都市金牛区通金路3号
【主要设计师】丁洁民、刘传平、刘天鸾、高希亮、张正、严伟黄邦鑫周轩
【奖项级别】2019-2020年度中国建筑学会建筑设计奖·结构专业一等奖
一、项目概况
重庆西站是目前重庆乃至西南地区最大的铁路客运枢纽。车站建设项目位于沙坪坝区与九龙坡区之间。随着渝贵线、渝昆线、成渝城际、渝长线等的开发建设，车站已成为集城轨、公交、长途为一体的特大型综合性铁路客运枢纽。 、租赁和社会车辆等交通方式。重庆西站是对西部大开发具有战略意义的重量级高铁车站。
重庆西站以“两河交汇，西部明珠”为设计主题，融入了重庆山城刚柔相济的山城特色建筑元素。整体建筑设计呈现流动的曲线造型，展现重庆西部城市的崛起。珍珠有着无穷的魅力。
重庆西站总建筑面积约21万平方米。主站房地上两层，地下一层。深度约420m。车站东侧主立面宽度约300m，高架候车空间宽度150m。总高度38.4m，候车厅最大净高近25m。
图1 重庆西站实景
2、结构体系
01
车站结构
车站结构采用钢筋混凝土柱和预应力混凝土梁组成的混凝土框架体系。柱的主要截面尺寸为2.5×2.5m和1.5×1.5m的矩形柱，预应力混凝土梁的主要截面为（1.0×2.2）m~（1.2x2.5）m，次梁主截面为0.5×1.4m。 17.20m楼面以上采用钢管混凝土柱、钢结构屋盖。站房抗震设防类别为乙类，设防烈度为6度，按7度采取相应的抗震措施。抗震等级：站房混凝土结构为二级；屋顶钢结构为三级。
图2 重庆西站大楼
02
屋顶钢结构
重庆西站屋盖长406.2m，中段宽171m，南立面宽215.4m，屋盖结构上弦中心线最高标高37.4m（图3）。
中心柱距竖轨的柱距为42m，边柱的柱距多为21.5m。沿轨道立柱间距为42m+66m+42m，共四排立柱。外斜柱为方钢管柱（填充C40混凝土）。基本柱距为21.5m。柱底落在高程9.60m的混凝土结构上。 ，柱顶焊接到主桁架上。内两排柱采用圆钢管柱（填充C40混凝土）。基本柱距为42m。柱底落在高程9.60m的混凝土结构上。柱的顶部焊接到主桁架上。
屋盖采用正交桁架系统，主桁架高度2.4m~4.5m，宽度2.0m；中心柱处沿水平轨道布置支撑桁架，支撑沿轨道的桁架，形成纵向连接。高度4.5m；边桁架沿竖轨方向布置在边柱处钢结构雨棚效果图，承受幕墙荷载并形成纵向连接。侧桁架高度为2.4m。车站主立面结合建筑造型，采用大跨非地面组合拱钢结构。下部采用混凝土框架结构，BRB支座承受上部组合拱的竖向荷载和拱脚产生的水平荷载。
图3 车站屋面钢结构总体模型
图4 屋面钢结构标准截面模型
03
平台雨棚
平台雨棚（图5）沿线柱距10.5m。除竖线方向主线间距11.5m外，其他柱距分别为21.0m和21.25m。平台雨棚采用预应力梁框架结构，主梁之间的次梁呈井式布置，外观整洁、简洁。
图5 重庆西站站台雨棚
3. 结构挑战和设计要点
01
“重庆之眼”的实现——前立面组合拱结构
重庆西站外立面简洁流畅，银灰色金属幕墙纹理在阳光下熠熠生辉，散发着现代科技的气质，凸显了昔日山城文化动人的时代特征。迈向国际化城市。采用现代技术，建筑造型内柔外刚。它是结构力学和建筑美学的完美艺术表现。
重庆西站独特的建筑造型被市民亲切地称为“重庆之眼”，寓意重庆西站是重庆走向世界的新窗口、新视野（图6）。
图6 正面“重庆之眼”造型
结合建筑立面造型，结构采用钢结构组合拱体系，实现“重庆之眼”的配置和立面幕墙系统的承载能力（图7至图9）。组合拱上拱跨度为192m，矢跨比为1：10，拱两端桁架结构高度为15.5m，跨中桁架结构高度为3.7m。下拱跨度108m，跨比1：7，拱两端桁架结构高度7m，中跨拱桁架结构高度2.4m。下拱通过斜撑与上拱相连，拱脚支撑在下站房混凝土柱顶部的下混凝土柱上。
图7 “重庆之眼”形状及组合结构示意图
图8 组合拱结构三维模型及剖面
图9 正在安装施工的组合拱
02
大跨组合拱基部水平推力不着地传递方案
由于组合拱结构只能放置在标高9.60m的混凝土楼板上，为了解决拱结构产生的巨大水平推力，对组合拱结构底部的传力系统进行了多种方案比选。拱脚，最终选择预应力张拉楼板+拉力。采用拉杆与V型支撑组合系统解决大跨拱结构产生的水平推力。
图10 组合拱脚推力示意图
正常使用时将BRB作为纯压力元件使用。该建筑提出截面限制为700x700mm，普通钢支撑的长细比不符合要求。在此约束条件下，采用BRB可以达到17000kN屈曲约束承载力的设计要求。
足弓足关节的受力和结构十分复杂。利用ABAQUS对组合拱脚支撑节点进行非线性有限元分析（图11）。同时，对足弓足节点1/5比例模型进行室内低周重复加载试验（图11）。 12)、验证节点结构的合理性。
图11 拱脚节点有限元分析结果
图12 足弓足关节室内模型试验
03
大跨度清水混凝土雨棚设计
重庆西站是国内高铁枢纽首个采用清水混凝土雨棚无站台设计方案的大型客运车站。它将雨棚面积的耐久性和建筑吊顶缺失带来的管道问题等矛盾统一起来，将建筑与结构融为一体。有机地结合在一起（图13）。为方便车站管理后期运行维护，旨在设计打造安全、美观、耐用、免维护的站台候车空间。
图13 雨篷梁网格划分平面及剖面（局部）
图14 雨篷梁网格划分方案研究
两主梁之间的屋面板采用8×5的隔断布置方案。雨棚屋顶结构的受力和变形性能最好，经济性也较好。最终采用方案5作为实施方案（图14）。
雨篷本身没有大面积的墙体，主要由梁和柱组成。考虑表面上没有大的开放接缝，只有接缝。主梁接缝位置必须与其相交的次梁中心线重合；板缝垂直于轨道方向，留于板中心线处（图15~图16）。结合雨篷本身结构次梁间距尺寸，拉力螺钉孔设计间距比为1：2：2：1。
图15 主梁上的Cicada接头及堵头
(a) 雨棚设计效果图
(b) 遮阳篷实景图
图16 雨棚柱设计与实施效果对比
04
整体屋面顶升施工模拟分析
钢结构屋面分为1区至4区，2区和3区采用整体吊装方案，并对屋面进行施工模拟分析（图17、图18）。钢结构施工总体顺序为：施工区2→施工区3A吊装区、施工区1→施工区3B吊装区。
图17 钢屋面整体吊装布置示意图
图18 整体吊装结构验证
吊装施工时，结构主桁跨内最大竖向变形为127.7mm，吊点间最大跨度约为66000mm。如果变形达到跨度，则符合规范要求。构件吊装时最大应力比为0.78，满足规范要求。
05
风洞试验研究及风环境数值模拟分析
重庆西站站房及站台雨棚的特殊结构形状钢结构雨棚效果图，无法通过规范或借鉴现有数据直接获取其风荷载参数。为保证重庆西站物业站房及站台雨棚结构的抗风安全和使用舒适性，拟通过风洞试验进行研究。试验的主要目的有两个：一是在模拟大气边界层风场和场地地形特征的条件下，基于结构风振分析，给出体型系数和风振系数；其次，鉴于冠层的要求，位置比较低，因此拟通过测量冠层上下表面的平均压力来获取体形系数。通过风洞试验和数值模拟的技术手段，获得了用于结构设计的建筑表面平均风压和极限风压分布，以及用于评价建筑群质量的行人高度风环境分布。
本项目风洞测压模型在西南交通大学风洞实验室完成，对站台复杂形状的风荷载和风环境进行了分析和测试（图19）。
图19 安装在风洞中的主站房顶及雨棚测压模型
4. 结论
该项目于2014年底开工建设，2018年1月竣工投入使用。在建设、设计、施工单位的共同努力和密切配合下，重庆西站如期竣工，成为了重庆西站的完美结合。建筑和结构，得到了社会的广泛认可和好评。
该项目自竣工以来，荣获国家优秀设计一等奖等省部级优秀设计奖5项，“詹天佑”奖1项，国家优质工程金奖、“鲁班奖”等建设奖项15项。
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