本文是一篇建筑论文，本项目通过计算机模拟的方式探究地铁内部空气质量的影响因素，模拟研究通过实测与实验相结合的方式进行可行性验证，并根据结果对模拟参数进行修正。
第一章绪论
1.1研究背景
1.1.1中国快速城市化进程中城市轨道交通发展迅速
随着社会经济发展、社会发展和城市化过程的加速，全世界愈来愈多的大中小型城镇遭遇着拥挤难题，城市轨道交通作为一种具有节能、准点、高效、舒适等优点的公共交通方法，已变成城镇中降低拥挤、节约资源、低碳出行的优选方法[1]。自1863年全世界第一条地铁——伦敦地铁完工以来，地铁历经了150多年的发展，全球迄今已经有56个国家和地域的179个城镇完工并开启了地铁，总经营里程达14219.36公里，总经营站数超出10631个。图1-1为全球各大洲城市轨道交通的规模[2]。
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中国的地下交通出行发展发展较晚，国内第一条地下路线是1969年10月1日开启的北京地铁一期1号线，迄今已经有半个新世纪的发展时间。在最开始的几十年里，由于中国的社会经济发展和城市化过程，中国的地铁系统发展相对缓慢，仅有北京、天津、上海、广州和香港基本建设了地铁。然而伴随着社会经济发展和城市化过程的加速，近十年以来中国的地下工程建筑面积与日俱增。数据显示，目前我国已有50多个城市批准建设轨道交通系统，其中33个城镇的地铁已经开通，总里程数为5013.3公里，站点数为3200多个，均值站间隔约为1.5公里，港澳台地域有4个区域开通了地下轨道交通。
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1.3国内外研究现状
以往国内外建筑领域对地铁站的研究主要集中在地铁站的空间布局、环境和土地利用方面。图2-1说明了对地铁空间研究的发展演变，如图可以看出，这种演变不仅体现出在宏观到微观的纵向发展，也具有多方位横向发展的研究倾向。在许多发达城市，以地铁站域为中心的城市公共空间的开发正朝着集约化和立体化的方向发展。地铁站的空间类型越来越复杂，对于人性、舒适的环境的要求也越来越高[21]。
随着城市交通的发展和乘坐地铁出行人数的增加，各领域研究人员在进行地铁空间舒适度研究的同时，开始逐渐聚焦地铁站内空气污染所带来的人体暴露风险。在地铁空气污染研究早期，较多学者关注空气中污染物的化学成分分析[22]。而近年来，由于多学科交叉和先进研究方法与研究设备的发展，地铁空气污染研究的范围和对象也逐渐扩大。由于城市地铁空间相对封闭、缺乏自然通风，使用人员在地下微环境中可能导致多种微生物与污染物的交叉感染。文献显示，国内外大多数地下车站都具有污染物浓度超标的问题[23]。
近年来，随着人民对生活质量要求的提高，关于地铁站域室内空气质量的研究受到更多建筑学领域学者的关注，从建筑设计与规划布局视角研究地铁站空气污染问题与人体健康效应的关联，具有现实意义和研究价值。
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第二章地铁站出入口空间形态分类与类型研究
2.1地铁站出入口空间形态调研
2.1.1研究区域和对象
地铁站出入口形态的差异性受到不同气候及地理因素的影响，极端气候地区地铁口设计考虑的因素则更具特殊性。例如寒冷地区的地铁口常兼顾行人避寒、休憩等功能，形态则更复杂，相对体量感更强，需要较强的建筑保温性能。而长江中下游地区气候适宜，受极端天气影响较少，在设计中不会选择过于冗杂的组合形态。因此，文章选取夏热冬冷地区作为主要研究区域，实地调研了合肥、武汉、南京三个城市的地铁口形态。
研究分别于2021年7月、2022年1月与2022年2月对合肥、武汉、南京三市地铁站出入口的空间形态、外形特征、流线布局进行实地测绘和记录调查。其中合肥市1号线、2号线、3号线站点全线调研，合肥市5号线、南京市1、2、3号线、武汉市1、2、3、4号线站点部分调研，开展夏热冬冷地区地铁站出入口在功能组成、流线组织、外部环境三部分的研究。
2.1.2调研结果概况
通过对三个城市地铁站出入口形态的调研，对地铁站域的功能组成、流线组织、外部环境三个部分进行了基础性研究的梳理总结，确认了地铁站出入口研究区域的界定。从外部空间视角，进行街区形态、相对位置、入口形式的研究；从建筑设计视角进行开口位置、入口高宽比、顶棚形态的研究。进一步通过典型指标的提取对地铁站出入口空间形态进行总结与类型分析。
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2.2地铁站出入口空间形态特征
2.2.1功能组成
地铁站域基本空间由外部环境和内部空间组成（图2-1）。外部环境包括建筑、景观、街道等城市要素，地铁站出入口的外部形态与环境相互影响。而内部空间可根据功能作用划分为三段，上段行人地上入口空间包括疏散和缓冲空间；中段为垂直交通空间，作为功能转换空间；下段为甬道空间，是地铁站出入口和站厅间的连接空间。由于本文研究的主要污染源为室外污染源，因此本文中着重强调地铁口外部空间与上段内部空间对室内空间的影响。
建筑论文参考
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第三章地铁站出入口外部空间细颗粒物模拟研究................................27
3.1 ENVI-met软件简介.............................27
3.1.2 ENVI-met模型求解...............................27
3.2地铁口外部细颗粒物实测与模拟验证........................28
第四章地铁站出入口内部空间细颗粒物模拟研究...........................44
4.1 Fluent软件简介............................44
4.2地铁站出入口内部细颗粒物实测与模拟验证.....................44
第五章基于空气质量改善的地铁站出入口空间形态设计策略.....................60
5.1地铁站出入口空间布局策略..............................60
5.1.1街谷形态........................................60
5.1.2地铁站出入口与两侧建筑相对位置.........................62
第五章基于空气质量改善的地铁站出入口空间形态设计策略
5.1地铁站出入口空间布局策略
5.1.1街谷形态
对上文的模拟结果梳理后发现，虽然污染物浓度的日变化显示，当SCER值超过标准街道峡谷时，上风方向的地铁站出入口室内污染物浓度在晚高峰时间超过了下风向出入口，但整体上看依旧保持下风向地铁站出入口污染更严重的趋势。
将上文结果在街道模型中可视化表达，在如图5-1所示的对称式街道峡谷中，当上风侧建筑低矮时，地铁靠近其则周遭空气质量越好，进入地铁的细颗粒物越少，当上风侧无建筑时（图5-2左图），上风侧地铁口PM2.5浓度接近与最低背景浓度，因此，靠近无建筑的上风方向是地铁出入口布置的最佳位置。但当两侧建筑高度逐渐升高时，上风侧地铁口污染物浓度越来越高，相反，下风侧地铁站出入口污染物浓度则越来越低。进一步发现，这种随对称建筑高度升高的污染物变化趋势，在上风口的地铁口处变化更明显。
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如图5-2，在非对称的较高街道峡谷中，下降型（如图蓝色曲线）建筑布局下，两侧地铁口的细颗粒物情况都较严重，说明该布局对街道交通污染源的扩散最不利，当交通流量较大时，侧向地铁口应尽可能避免布置在下降型临街建筑之间。对比图5-2与图5-3中B0型街道与D1型街道可以发现，在迎风侧高度不变的情况下，降低所选择的背风侧建筑高度整个街道的环境都有显著改善；在背风侧高度不变的情况下，升高或降低所选择的迎风侧建筑高度对地铁口的污染物浓度影响不大。综合对称与非对称双侧街道案例，调整位于上风口的地铁出入口位置是改善地铁站室内空气质量更有效的举措。
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第六章结论与展望
6.1结论
（1）本文基于文献研究、卫星遥感以及实地调研数据，首先对夏热冬冷地铁站出入口区域的功能组成、流线组织、外部环境三个部分进行了梳理总结，从外部空间视角提取了街谷形态、相对位置、入口形式三个形态指标因素；从内部空间视角提取了开口位置、入口高宽比、顶棚形态三个形态指标因素并做类型化分类。
（2）对不同街道环境下的地铁站出入口细颗粒物模拟发现：地铁迎风侧地铁口内PM2.5浓度平均高出87.3%。并且街道形态的改变对背风侧地铁口的空气质量影响比迎风侧更大；对于侧式地铁口而言，迎风侧的地铁口比背风侧的地铁口污染更严重；下降型街道峡谷形态对侧式地铁口最不利；对于地铁口位置沿Y轴方向（街道延展方向）的相对变化，背风侧地铁口细颗粒物浓度呈现靠近建筑中心浓度越高的分布趋势，而迎风侧地铁口始终保持中间浓度低两侧浓度高的变化趋势。
（3）对三种地铁口形式下内部站台层的平均颗粒物浓度预测显示浓度大小排序：迎风向侧式>岛式地铁口>高架式>背风向侧式；包含地铁口的街道峡谷两侧建筑的细颗粒物浓度沿建筑高度上升而下降。
（4）对地铁站出入口建筑设计的模拟发现：通过研究正侧入口朝向不同风速下颗粒物拦截效率，侧向入口对颗粒的拦截率是正向入口的2—3倍；在入口高宽比小于1：1时，入口宽度越大，地铁站的整体空气质量越好；地铁口顶棚形态设计中斜顶最有利于室内颗粒物的消减，平顶其次，无顶最差。当室外气流为1m/s时，无顶形态对颗粒物的拦截率仅为0.019。
参考文献（略）