地下車庫(kù)優(yōu)化設(shè)計(jì)探析

張東光 孫志超

地下車庫(kù)優(yōu)化設(shè)計(jì)探析

張東光 孫志超

Di xia che ku you hua she ji tan xi

社會(huì)經(jīng)濟(jì)與城市的迅速發(fā)展帶來(lái)了日益嚴(yán)峻的停車問(wèn)題，在土地緊缺和城市發(fā)展趨向飽和的大背景下，開(kāi)發(fā)和建設(shè)地下停車空間已成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。地下車庫(kù)成為了居住區(qū)、商業(yè)綜合體、辦公樓等建筑的必備設(shè)施。我國(guó)地下車庫(kù)經(jīng)歷了十幾年的跨越式發(fā)展，其中也存在著停車場(chǎng)利用率低、設(shè)計(jì)不合理、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)不足、缺乏人性化設(shè)計(jì)等問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)這些實(shí)際問(wèn)題的分析研究，提出優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體方法，希望對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)踐具有借鑒意義。

一、總圖規(guī)劃

1.地下車庫(kù)邊界

依據(jù)銷售物業(yè)總圖及簽批車位指標(biāo)，地下車庫(kù)范圍通常有以下三種方式:脫離商鋪；局部進(jìn)入商鋪；與商鋪外邊界重合。在滿足規(guī)劃指標(biāo)、日照條件及間距要求的情況下，應(yīng)通過(guò)調(diào)整住宅樓座位置，使地下柱網(wǎng)排列利于車位布置。

2.場(chǎng)地豎向設(shè)計(jì)

場(chǎng)地的豎向設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合自然地形，減少填挖方量，地庫(kù)底板、頂板隨地形放坡或做臺(tái)階，坡度不大于3%，覆土厚度盡量統(tǒng)一。車庫(kù)范圍內(nèi)樓座的正負(fù)零標(biāo)高盡量統(tǒng)一，正負(fù)零標(biāo)高相差較大時(shí)，應(yīng)從標(biāo)高較高的樓座地下一層入戶。利用住宅樓座首層與道路的高差，選取車庫(kù)地面標(biāo)高與道路豎向標(biāo)高差值小的位置作為車庫(kù)出入口，減小坡道長(zhǎng)度。商鋪上方有住宅時(shí)，可充分利用住宅下部架空層。

二、柱網(wǎng)優(yōu)化

1.停車方式及車位尺寸

汽車庫(kù)內(nèi)停車方式常用的有平行式、垂直式、斜列式三種。從駕駛和停車的安全、經(jīng)濟(jì)、方便原則出發(fā)，居住區(qū)地下車庫(kù)應(yīng)優(yōu)先選用垂直式停車方式 ，局部區(qū)域可采用平行停車方式。

依據(jù)《汽車庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 100-98）4.1.4條中，按照垂直后退式停車，和雙排背對(duì)背停車位，停車位寬度≥車寬+0.3+0.3。 車位長(zhǎng)度≥車長(zhǎng)+0.25 。經(jīng)過(guò)對(duì)目前常見(jiàn)車型尺寸數(shù)據(jù)分析，并結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目的使用情況。

居住區(qū)地下車庫(kù)中，垂直停車車位尺寸為5.5m（長(zhǎng)）x2.5m（寬），平行停車車位尺寸為6.0m（長(zhǎng)）x2.4m（寬）。

2.柱網(wǎng)尺寸經(jīng)濟(jì)性對(duì)比研究

以地下車庫(kù)4000m2防火分區(qū)的停車模塊內(nèi)，分別采用8.1mx8.1m和8.4mx8.4m的柱網(wǎng)布置車位，并計(jì)算車均面積。結(jié)果比較：

8.1mX8.1m柱網(wǎng)：停車156輛，車均面積25.6m2/輛。

8.4mX8.4m柱網(wǎng)：停車138輛，車均面積28.9m2/輛。

結(jié)論：8.1mX8.1m柱網(wǎng)車庫(kù)更為高效。雙排停車的車庫(kù)首選 8.1mX8.1m 柱網(wǎng)。經(jīng)結(jié)構(gòu)專業(yè)測(cè)算，8.1mX8.1m 柱網(wǎng)的鋼筋用量約為8.4mX8.4m 柱網(wǎng)的

92%，且結(jié)構(gòu)總造價(jià)為后者的 95%。

如車位寬度按2500mm計(jì)算，地下車庫(kù)結(jié)構(gòu)柱截面尺寸通常為600mmX600mm，則采用垂直停車方式，布置3輛車位最小柱網(wǎng)寬度為：2500X3+300+300=8100mm。如采用正方形柱網(wǎng)，則地下車庫(kù)的柱網(wǎng)尺寸為8.1mx8.1m。經(jīng)研究，此為居住區(qū)地下車庫(kù)最為經(jīng)濟(jì)的柱網(wǎng)尺寸，雙排停車優(yōu)先采用8.1mx8.1m柱網(wǎng)，單排停車采用8.1mx6.6m柱網(wǎng)，6.6m已經(jīng)滿足單排停車通車道使用要求，車庫(kù)邊緣采用8.1mx5.1m柱網(wǎng)。

3.停車模塊參數(shù)對(duì)比研究

以4000m2防火分區(qū)為模塊，通過(guò)改變X與Y方向的尺寸，研究其與車均面積的關(guān)系（見(jiàn)圖1）。

圖1 停車模塊示意圖

方案1 Y=5.1x2+8.1x7=66.9m，X=（5.1+6.6）x2+8.1x4=55.8m

模塊面積：3733.02m2

車位數(shù)：138輛

車均面積：27.05m2/輛

方案2 Y=5.1x2+8.1x5=50.7m，X=（5.1+6.6）x2+8.1x7=80.1m

模塊面積：4061.07m2

車位數(shù)：156輛

車均面積：26.03m2/輛

方案3 Y=5.1x2+8.1x3=34.5m，X=（5.1+6.6） x2+8.1x11=112.5m

模塊面積：3881.25m2

車位數(shù)：150輛

車均面積：25.87m2/輛

結(jié)論：在不考慮設(shè)備用房對(duì)車位布置的前提下，當(dāng)n（n≮3）減小，m增加時(shí)，即X方向越長(zhǎng)，Y方向越短的停車模塊，車均面積Q值越小，停車效率越高。

4.地下車庫(kù)與地上商鋪柱網(wǎng)的協(xié)調(diào)

商鋪開(kāi)間方向的柱網(wǎng)尺寸通常為8.4m，進(jìn)深通常為16m。根據(jù)地下車庫(kù)邊界與地上商鋪的關(guān)系，有以下四種柱網(wǎng)設(shè)計(jì)方式：

（1）地下車庫(kù)與地上商鋪投影無(wú)重合區(qū)域。地下車庫(kù)應(yīng)采用8.1mX8.1m柱網(wǎng)。

（2）地下車庫(kù)局部區(qū)域與地上商鋪投影重合。地下車庫(kù)商鋪投影范圍內(nèi)采用為8.4mX8.4柱網(wǎng)，范圍外采用8.1mX8.1m柱網(wǎng)。2種柱網(wǎng)之間采用斜梁搭接。

（3）地下車庫(kù)區(qū)域與地上商鋪投影完全重合。地下車庫(kù)商鋪投影范圍內(nèi)采用為8.4mX8.4m柱網(wǎng)，范圍外采用8.1mX8.1m柱網(wǎng)。2種柱網(wǎng)之間采用斜梁搭接。

（4）如2、3條所述情況的商鋪進(jìn)深小于14m，商鋪開(kāi)間柱網(wǎng)尺寸采用8.1mX8.1m。

三、結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1.控制層高

控制地下車庫(kù)的層高從控制凈高、梁高（板厚）、管線高度三個(gè)因素出發(fā)。車庫(kù)凈高要求應(yīng)參考汽車庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范4.1.13條規(guī)定，其中貨運(yùn)、設(shè)備運(yùn)輸通道凈高均有特殊要求，人防車庫(kù)凈高應(yīng)按當(dāng)?shù)厝朔啦块T規(guī)定執(zhí)行。

車庫(kù)頂板結(jié)構(gòu)形式有梁板式和無(wú)梁式兩種方式。 無(wú)梁樓蓋做法可有效提高豎向空間利用率，降低地下車庫(kù)開(kāi)挖深度，節(jié)約建造成本。此種結(jié)構(gòu)形式要求地下車庫(kù)柱網(wǎng)尺寸盡量規(guī)整。

通常板厚的取值和柱距、覆土厚度、消防車荷載、人

防荷載、景觀地形、種植等多方面因素有關(guān)。在設(shè)計(jì)中可以控制的參數(shù)為柱距和覆土厚度，因此在方案中，應(yīng)盡量控制覆土的厚度，并合理的地布置柱網(wǎng)。

2.地下車庫(kù)樓蓋結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性研究

（1）地下一層頂板結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性研究

擬定設(shè)計(jì)條件：頂板覆土2.5m，柱網(wǎng)尺寸：8.1x8.1m，柱子斷面：600x600，

頂板消防車荷載考慮覆土折減后取值：14（15.7）kpa。

方案一：無(wú)梁樓蓋樓板，板厚550mm，柱帽尺寸：2800x2800mm，平柱帽高度270mm，斜柱帽高度500mm。

方案二：雙次梁樓板，板厚150mm，主框架梁為550x1100mm，次框架梁為400x850mm，次梁為400x850mm。

方案三：大板樓板，板厚400mm，框架梁斷面：550x950mm。

三種方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比（見(jiàn)圖2）

圖2 方案一～方案三經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較表

結(jié)論：覆土層頂板（地下一層頂板）采用無(wú)梁樓蓋方案最為經(jīng)濟(jì)，主次梁方案次之，大板方案最差。

（2）地下二層頂板結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性研究

擬定設(shè)計(jì)條件：頂板面層50mm，柱網(wǎng)尺寸：8.4x8.4m，柱子斷面：600x600，

頂板活荷載取值：2.5（4.0）kpa。

方案一：無(wú)梁樓蓋樓板，板厚220mm，柱帽尺寸：2800x2800mm，平柱帽高270mm。按照配筋方式的不同，無(wú)梁樓蓋樓板分為拉通配筋法和分離配筋法。

拉通配筋法：按照最小配筋率確定通長(zhǎng)鋼筋法按照最小配筋率為0.2%確定上、下鐵拉通筋，不足處附加—傳統(tǒng)配筋方法。

分離配筋法：上鐵拉通筋為溫度鋼筋，不足處附加；下鐵無(wú)拉通筋，在各板帶處單獨(dú)配置。分離配筋法詳見(jiàn)《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》，其對(duì)上鐵筋的截?cái)嚅L(zhǎng)度有較為嚴(yán)格的規(guī)定，本方案柱上板帶附加上鐵長(zhǎng)度不足，不滿足此要求，故需計(jì)算本方案柱上板帶附加上鐵截?cái)辔恢锰幍膹澗?，以確定截?cái)帱c(diǎn)的位置。經(jīng)計(jì)算，中間跨的負(fù)筋長(zhǎng)度滿足彎矩要求，邊跨的負(fù)筋長(zhǎng)度不足，需外伸700mm，即截?cái)帱c(diǎn)至柱中心線的長(zhǎng)度為2800mm。

方案二：雙次梁樓板，板厚100mm，主框架梁為300x750mm，次框架梁 300x600mm，次梁為250x600mm。板內(nèi)上鐵分布鋼筋為6@200。

方案三：十字梁樓板，板厚100mm，主框架梁為300x700mm，次梁為250x600mm。板內(nèi)上鐵分布鋼筋為6@200。

方案四：大板樓板，板厚210mm，框架梁斷面：300x700mm。板面無(wú)上鐵筋處設(shè)置溫度鋼筋8@200，上鐵分布鋼筋為8@200。

大板樓板，板厚210mm，框架梁斷面：300x700mm。板面無(wú)上鐵筋處設(shè)置溫度鋼筋8@200，上鐵分布鋼筋為8@200。板采用塑性算法設(shè)置β=1.4，裂縫控制ωmax=0.3mm。

四種方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比（見(jiàn)圖3）

圖3 各種結(jié)構(gòu)形式樓蓋的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表

結(jié)論：地下二、三層頂板采用雙次梁方案最為經(jīng)濟(jì)。無(wú)梁樓蓋方案次之，大板方案最差。如采用無(wú)梁樓蓋方案，應(yīng)采用分離式配筋法，可節(jié)約成本11元/m2。

（3）無(wú)梁樓蓋優(yōu)化形式

設(shè)計(jì)思路：與上述傳統(tǒng)的無(wú)梁樓蓋方案相比，減小頂板的厚度，可以通過(guò)加大柱帽尺寸（大柱帽方案）和設(shè)置抗沖切鋼筋（配置抗沖切箍筋方案）解決板的沖切問(wèn)題。

①大柱帽方案：通過(guò)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，確定大柱帽方案參數(shù)為：樓板板厚450mm，柱帽尺寸：3600x3600mm，平柱帽高度450mm，斜柱帽高度500mm。

②配置抗沖切箍筋方案：通過(guò)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，確定大柱帽方案參數(shù)為：樓板板厚450mm，柱帽尺寸：3000x3000mm，平柱帽高度450mm，斜柱帽高度500mm。

③二種方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比（見(jiàn)圖4）

圖4 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較表

結(jié)論：與傳統(tǒng)的無(wú)梁樓蓋方案相比，大柱帽無(wú)梁樓蓋方案及配置抗沖切鋼筋無(wú)梁樓蓋方案經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)明顯，且兩者總造價(jià)相差無(wú)幾。大柱帽方案中，因設(shè)備噴淋布點(diǎn)的要求，柱帽下方需設(shè)置噴頭，局部噴淋管線需下彎至噴頭點(diǎn)，故對(duì)管線的布置及車庫(kù)的建筑效果有一定的影響。配置抗沖切鋼筋方案經(jīng)濟(jì)性好，方便各個(gè)專業(yè)管線的穿行。但增加了工人下料及綁扎箍筋的時(shí)間，施工進(jìn)度會(huì)受到稍許的影響。

（4）地下一層樓蓋結(jié)構(gòu)形式研究

①無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式

與傳統(tǒng)的無(wú)梁樓蓋方案相比，大柱帽無(wú)梁樓蓋方案及配置抗沖切鋼筋無(wú)梁樓蓋方案經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)明顯，且兩者總造價(jià)相差無(wú)幾；大柱帽方案中，因設(shè)備噴淋布點(diǎn)的要求，柱帽下方需設(shè)置噴頭，局部噴淋管線需下彎至噴頭點(diǎn)，故對(duì)管線的布置及車庫(kù)的建筑效果有一定的影響；配置抗沖切鋼筋方案經(jīng)濟(jì)性好，方便各個(gè)專業(yè)管線的穿行，但增加了工人下料及綁扎箍筋的時(shí)間，施工進(jìn)度會(huì)受到稍許的影響。

②工程中常用覆土厚度的無(wú)梁樓蓋設(shè)計(jì)實(shí)例

擬定設(shè)計(jì)條件：工程中常用的覆土厚度為2米，經(jīng)計(jì)算，板厚h=400mm，柱帽厚度為400mm斜柱帽為600mm。

方案一：大柱帽無(wú)梁樓蓋方案（柱帽尺寸3600mm）；方案二：抗沖切鋼筋無(wú)梁樓蓋方案（柱帽尺寸3000mm）。

③兩種方案經(jīng)濟(jì)性比較（見(jiàn)圖5）

圖5 覆土2米時(shí)無(wú)梁樓蓋統(tǒng)計(jì)表

④其余方案適用情況：

當(dāng)無(wú)梁樓蓋方案不滿足適用范圍時(shí)，可采用其余方案，其余方案均為現(xiàn)澆梁板式方案，可適用于任何情況?，F(xiàn)澆樓板的施工需嚴(yán)格執(zhí)行《建筑防水規(guī)范》中對(duì)車庫(kù)頂板需滿足一級(jí)防水要求時(shí)，頂板厚度不得小于250mm時(shí)，采用現(xiàn)澆大

板方案為經(jīng)濟(jì)最優(yōu)方案。當(dāng)?shù)責(zé)o上述要求時(shí)，選用現(xiàn)澆雙次梁方案為經(jīng)濟(jì)最優(yōu)方案。

十字梁方案，因設(shè)備噴淋布點(diǎn)正位于十字梁下，梁下需預(yù)留250mm的管線空間，故對(duì)層高有很大的影響，不建議使用。

經(jīng)結(jié)構(gòu)專業(yè)計(jì)算分析，覆土層頂板（地下一層頂板）采用無(wú)梁樓蓋方案最為經(jīng)濟(jì)。 主次梁方案次之，大板方案最差。地下二、三層頂板采用雙次梁方案最為經(jīng)濟(jì)。無(wú)梁樓蓋方案次之，大板方案最差。如采用無(wú)梁樓蓋方案，應(yīng)采用分離式配筋法，可節(jié)約成本11元/m2。

3．覆土厚度

地下車庫(kù)頂板應(yīng)預(yù)留一定量的覆土，以保證設(shè)備管線的穿行及景觀園林的要求。結(jié)構(gòu)成本隨覆土厚度、層高的增大而增大。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，單層地下車庫(kù)覆土厚度及層高對(duì)結(jié)構(gòu)成本的影響（見(jiàn)圖6）：

圖6 覆土厚度及層高對(duì)結(jié)構(gòu)成本影響表

四、細(xì)節(jié)優(yōu)化

1.車庫(kù)出入口

（1）數(shù)量：大中型車庫(kù)（300~500輛）出入口不少于2個(gè) 。

特大型車庫(kù)（＞500輛）出入口不少于3個(gè) 。

（2）寬度：?jiǎn)蜗蛐旭偛恍∮?.0m。

雙向行駛不小于7.0m。

注：上述寬度指車庫(kù)出口與外界道路相交處最小寬度，而非車庫(kù)出入口坡（通）道最小寬度。

2.坡道

直線坡道坡度建議為15%；曲線坡道坡度建議為12%。雙車道坡道轉(zhuǎn)彎段坡度為內(nèi)環(huán)中心線坡度，計(jì)算長(zhǎng)度以內(nèi)環(huán)中心線計(jì)算。

優(yōu)選曲線緩坡坡道。曲線緩坡半徑為20.0m。在高差、坡度相同的情況下，曲線緩坡坡道比直線緩坡坡長(zhǎng)更小，節(jié)約空間。

3.轉(zhuǎn)彎半徑

《JGJ100-1998汽車庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)最小轉(zhuǎn)彎半徑的規(guī)定，居住區(qū)地下車庫(kù)內(nèi)最小轉(zhuǎn)彎半徑按6.0m設(shè)計(jì)，汽車環(huán)道內(nèi)徑不小于3.6m，外徑不小于7.6m。

4.規(guī)整地庫(kù)外輪廓

地庫(kù)外輪廓簡(jiǎn)潔，可避免出現(xiàn)多段折線，造成外墻增多；緊湊的車位布置，避免出現(xiàn)多余空間，造成無(wú)效面積；車庫(kù)外輪廓應(yīng)避免出現(xiàn)銳角弧線，造成布車障礙。

五、結(jié)語(yǔ)

為了節(jié)約建造成本，減少造價(jià)，提高車庫(kù)的使用效率，總圖規(guī)劃應(yīng)該注意住宅、商鋪和地下車庫(kù)的關(guān)系，控制樓間距，利用豎向高差，減少施工量。在柱網(wǎng)優(yōu)化方面，車庫(kù)首選8.1mX8.1m柱網(wǎng)，并進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，商鋪與車庫(kù)的柱網(wǎng)要協(xié)調(diào)。車庫(kù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以覆土層頂板采用無(wú)梁樓蓋方案最為經(jīng)濟(jì)，地下二層頂板采用雙次梁方案最為經(jīng)濟(jì)。在細(xì)節(jié)優(yōu)化方面，應(yīng)確定車庫(kù)出入口數(shù)量及寬度，采用曲線緩坡坡道，規(guī)整地庫(kù)輪廓。采取以上車庫(kù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以充分實(shí)現(xiàn)地下的實(shí)用性、安全性及經(jīng)濟(jì)合理性，真正體現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)理念。

（作者單位：萬(wàn)達(dá)商業(yè)地產(chǎn)設(shè)計(jì)中心）