立體公交車停車庫(kù)建筑結(jié)構(gòu)方案選擇及經(jīng)濟(jì)成本分析

廖昉，黃放，廖龍濤

（重慶城市綜合交通樞紐（集團(tuán)）有限公司，重慶 401120）

1 概述

當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和大規(guī)模城市化帶來了巨大且日益增長(zhǎng)的城市公共交通需求。但面對(duì)目前城市緊缺的土地供應(yīng)，大力發(fā)展公交建設(shè)，致使公交車停放的問題日趨嚴(yán)峻。為提高土地使用效率，公交停車由傳統(tǒng)地面停車向綜合立體停車發(fā)展。加之目前大力發(fā)展的TOD建筑，公交停車庫(kù)上蓋商業(yè)、物流倉(cāng)儲(chǔ)、小型運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館等綜合建筑的越來越多，但公交車尺寸大，荷載重，容易有安全隱患且成本高。本文旨在分析如何高效、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)立體公交車停車，對(duì)立體公交車庫(kù)設(shè)計(jì)提出建議。

2 基本條件

公交車庫(kù)設(shè)計(jì)必須基于公交車參數(shù)進(jìn)行，目前重慶公交集團(tuán)一般使用恒通客車或宇通客車公司的公交客車，一般尺寸為12000mm×2550mm×3350mm（長(zhǎng)×寬×高），整車質(zhì)量13t，總質(zhì)量18t，前軸重6.5t，后軸重11.5t。 根據(jù)《汽車庫(kù)、修車庫(kù)、停車場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50067-2014 6.0.15條，按以上尺寸取值，兩車之間的水平距離為0.9m，因此標(biāo)準(zhǔn)車位尺寸為13m×3.5m，汽車與柱間距為0.4m，汽車與墻的間距為0.5m。根據(jù)車輛高度，修車庫(kù)凈高取4m，考慮結(jié)構(gòu)梁高、安裝工程和標(biāo)識(shí)系統(tǒng)設(shè)置，層高取6m。

2.1 轉(zhuǎn)彎軌跡分析

公交車在室內(nèi)行駛，其轉(zhuǎn)彎的外徑和內(nèi)徑隨車型尺寸的變化而變化，且由于公交車尺寸較大，不同于普通小型客車，沒有相應(yīng)的規(guī)范可以參考，但轉(zhuǎn)彎設(shè)計(jì)是影響車庫(kù)建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，直接影響了車庫(kù)的使用安全性和工程造價(jià)。所有機(jī)動(dòng)車轉(zhuǎn)向符合阿克曼轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)原理 （Ackermann Steering），所有車輪在行駛過程中符合純滾動(dòng)而不滑動(dòng)的規(guī)律。汽車在轉(zhuǎn)彎的過程中，全部車輪都圍繞一個(gè)瞬時(shí)中心點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)。圓心位于后輪軸的延長(zhǎng)線上，并與兩前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向角正交（圖1）。根據(jù)此原理，收集重慶地區(qū)常用公交車外形參數(shù)，按《車庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ 100-20154.1.4條計(jì)算[1]，確定最小外半徑（R0）和內(nèi)半徑（r0）?？紤]到實(shí)際使用中行車速度和安全問題，每邊預(yù)留0.2m的動(dòng)態(tài)加寬。

圖1 環(huán)形車道平面圖

根據(jù)表1取包絡(luò)值，公交車庫(kù)建議設(shè)計(jì)時(shí)最小外半徑取14.5m，最小內(nèi)半徑取8.5m。

3 建筑停車方案

地下車庫(kù)采用垂直式停車方式效率最高，根據(jù)車位與柱網(wǎng)的關(guān)系分析，柱尺寸按800mm×800mm矩形柱考慮，每個(gè)柱跨內(nèi)有兩種不同的布置方案，一種為3車位布置（圖2），一種為2車位布置（圖3），柱軸距分別為3.5×3+0.8+0.4×2=12.1m和3.5×2+0.8+0.4×2=8.6m。車道凈寬取最小外半徑14.5m，柱間軸距取15.3m，車位柱間軸距取12.6m。

表1 重慶地區(qū)常用公交車外形參數(shù)（mm）

圖2 建筑方案1（3車位方案）

圖3 建筑方案2（2車位方案）

由于柱跨布置不同，為估算停車效率，按單車分擔(dān)面積進(jìn)行停車效率對(duì)比。方案1中按填充區(qū)域作為典型計(jì)算面積，單車面積為81.2m2；同理，方案2單車分擔(dān)面積為87.0m2。兩個(gè)方案相比方案1比方案2效率高7.1%。兩種布置方案單車建筑面積均低于 《城市道路公共交通站、場(chǎng)、廠工程設(shè)計(jì)規(guī)范》CJJ/T 15-2011中100m2的指標(biāo)[2]。

4 結(jié)構(gòu)方案和計(jì)算方法

4.1 結(jié)構(gòu)方案

根據(jù)上文分析的建筑布置方案，有4種基本的結(jié)構(gòu)布置方案（圖4—圖7）。

圖4 結(jié)構(gòu)方案1

圖5 結(jié)構(gòu)方案2

圖6 結(jié)構(gòu)方案3

圖7 結(jié)構(gòu)方案4

4.2 等效均布荷載

由于 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009-2012未明確載人數(shù)量≥9人的客車樓面荷載，應(yīng)將車輪的局部荷載按結(jié)構(gòu)效應(yīng)的等效原則，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009-2012附錄C進(jìn)行計(jì)算[3]。公交車輪壓以及荷載大，確定公交車等效均布荷載值是公交車結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。根據(jù)不同板跨，按公交車局部輪壓產(chǎn)生的最大彎矩或剪力計(jì)算等效均布活荷載，并考慮1.3的動(dòng)力系數(shù)[4]。根據(jù)公交車不同的排布方式，計(jì)算得出等效均布荷載取值（表2）。

表2 公交車荷載取值（kN/m2）

結(jié)構(gòu)計(jì)算采用YJK1.8版本，計(jì)算時(shí)按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010-2010第5.2.4條考慮樓板作為翼緣對(duì)梁剛度和承載力的影響[3]。結(jié)構(gòu)類型取框架結(jié)構(gòu)，抗震等級(jí)取三級(jí)。施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，梁板裂縫控制取0.3，雙向板采用塑性計(jì)算方法，β取1.6。計(jì)算采用梁鋼筋強(qiáng)度HRB500鋼筋，樓板鋼筋強(qiáng)度為HRB400鋼筋，梁板的混凝土標(biāo)號(hào)均為C40。主梁的配筋率主梁按1%～1.5%控制，次梁按1.5%～2.0%控制,詳見圖4—圖7。

5 工程造價(jià)分析

混凝土用量和用鋼量指標(biāo)如表3所示。

表3 混凝土用量和用鋼量指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

6 結(jié)果分析

從以上統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：

（1）從兩個(gè)建筑方案對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)方案可以看出，3車位的建筑方案主梁跨度大，無論梁高還是含鋼量都非常高，明顯不經(jīng)濟(jì)，雖然建筑方案1結(jié)構(gòu)柱較少，停車效率相對(duì)較高，但結(jié)合結(jié)構(gòu)工程造價(jià)來看，建筑方案2為推薦方案；

（2）從混凝土用量和用鋼量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，結(jié)構(gòu)方案3的混凝土用量和鋼筋用量都是最少的，主要原因是因?yàn)榘蹇巛^大的情況下等效均布荷載相對(duì)較小。結(jié)構(gòu)方案3在普通梁板結(jié)構(gòu)中次梁個(gè)數(shù)是最少的，施工相對(duì)簡(jiǎn)單，模板使用量也是普通梁板結(jié)構(gòu)中最少的，在綜合造價(jià)方面也具有一定的優(yōu)勢(shì)；

（3）結(jié)構(gòu)方案4的主梁高度為1000mm，相比其他方案在多層地下室方案中就比較有優(yōu)勢(shì)，能大大減少總土方量、地下室底板、地下外墻等工程量。并且結(jié)構(gòu)方案4其自重較大，特別是地下水較高的地下室能減少反壓用量，實(shí)際工程中可與結(jié)構(gòu)方案3綜合對(duì)比試算。

綜合考慮以上因素，筆者認(rèn)為，采用建筑方案2并結(jié)合結(jié)構(gòu)方案3是最具有優(yōu)勢(shì)的方案布置，應(yīng)優(yōu)先考慮。但如果在多層地下室并有地下水且工期緊的情況下，也可以采用結(jié)構(gòu)方案4綜合對(duì)比。