北京南站的设计灵感来自天坛。天坛和新南站在中轴路东西两侧遥相呼应，于是借鉴天坛的结构，最终确定了祈年殿三重檐的建筑风格。从侧面看南站，中央最高的主站房是第一重檐，高架候车厅中央最高，两侧呈弧形低下去，构成南站椭圆的屋顶，东西两侧大型的钢结构雨棚向外层层延伸，形成一个更大的椭圆，两层雨棚的曲线层层叠落，构成了三重檐的余下两级。

北京南站