建筑工程地下車庫的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

王庚 喬志香

【摘 要】地下車庫結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，一般約占建筑總成本的7～21%左右，對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)是十分必要的。進(jìn)行地下車庫優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括人防工程設(shè)計(jì)與否、規(guī)模、坡道、防火、層數(shù)、最小凈高、車輛轉(zhuǎn)彎半徑、停車位長寬等方面，并從平面布置和構(gòu)造做法兩個(gè)方面簡單說明進(jìn)行地下車庫優(yōu)化設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，最后提出了我國建筑工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的前景。

【關(guān)鍵詞】地下車庫；優(yōu)化設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

0.前言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市土地價(jià)格和建筑總成本也不斷增加，建設(shè)方對于土建成本的控制越來越重視[1]，在我國北方，商品房主要以毛坯房銷售為主，其土建成本約占建筑總成本的一半左右。而地下車庫相對于上部結(jié)構(gòu)，往往面臨更為復(fù)雜的荷載環(huán)境[2]。根據(jù)地下車庫的不同結(jié)構(gòu)形式，一般約占總成本的7～21%左右，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)哪怕只降低一個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)省的費(fèi)用也是十分可觀的。建筑行業(yè)要充分考慮當(dāng)?shù)刭Y源和環(huán)境的可承載能力，要促進(jìn)人與自然的和諧，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，這就要在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)引入優(yōu)化，以最小的成本獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。因此對地下車庫進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)十分有必要。本文以地下車庫為例，提出其優(yōu)化設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)，拋磚引玉，以期與建筑行業(yè)的同行互相交流，取長補(bǔ)短，共同進(jìn)步。

1.地下車庫優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容

地下車庫由其本身性質(zhì)決定了它的使用功能是相對單一的，但其擁有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，建筑成本卻很高，這幾點(diǎn)決定了它成為設(shè)計(jì)優(yōu)化的重點(diǎn)，其優(yōu)化內(nèi)容復(fù)雜多樣，限于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)有限，無法做到面面俱到，僅提出以下幾點(diǎn)作為優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的內(nèi)容。

1.1地下車庫是否設(shè)計(jì)人防工程

人防工程的目的是做到平戰(zhàn)結(jié)合，即在和平時(shí)期作為地下車庫民用，而在戰(zhàn)時(shí)作為人防工程使用，成為我方人員、物資的掩蔽場所。一般在城市規(guī)劃時(shí)強(qiáng)制要求有人防配建面積比例的規(guī)定。

在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮地下車庫是否要設(shè)計(jì)人防工程，綜合分析設(shè)置人防工程與異地建設(shè)繳納費(fèi)用的成本高低。如果設(shè)置人防工程費(fèi)用低，建議開發(fā)商做地下汽車庫設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合人防設(shè)計(jì)共同進(jìn)行，并與當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)政府部門溝通，按當(dāng)?shù)厝朔擂k規(guī)定計(jì)算人防地下室面積，不多做，盡量不設(shè)計(jì)五級人防地下室。其次優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)人防區(qū)一般安排在最底層，并盡量利用塔樓下方及其他不方便布設(shè)車位的空間布置人防設(shè)施。如果開發(fā)商進(jìn)行開發(fā)時(shí)無法或者不愿建造人防工程，也可以向當(dāng)?shù)卣U納一定費(fèi)用進(jìn)行異地建設(shè)，這樣反而提高了地下車庫停車效率控制指標(biāo)-停車率。

1.2 地下車庫規(guī)模的確定

在優(yōu)化工作中，要結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r，多與政府部門溝通，盡量多做地面停車，同時(shí)對地面停車進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使地下車庫停車數(shù)量最少，如果當(dāng)?shù)卣试S，還可以利用塔樓下方等不方便布置車位的空間做摩托車車位，用來折減規(guī)定的停車數(shù)。

一般來說，根據(jù)使用功能和項(xiàng)目具體情況，地下車庫大多屬于中型車庫，停車車輛數(shù)量為51～300 輛，個(gè)別時(shí)候也會(huì)遇到大型車庫，停車車輛數(shù)量為301～500輛。

1.3地下車庫坡道的確定

要滿足車輛由地面進(jìn)入地下，地下車庫需要設(shè)計(jì)坡道，目前坡道可設(shè)計(jì)成直線型，曲線型，或著直線和曲線二者結(jié)合的形式。進(jìn)行坡道設(shè)計(jì)時(shí)，其重點(diǎn)是確定坡道的數(shù)量和寬度。對于大、中型地下車庫，車輛出入口至少要設(shè)置兩個(gè)，一般在滿足規(guī)范和使用需要的情況下，按照經(jīng)濟(jì)合理的原則，建議開發(fā)商設(shè)置兩個(gè)出入口。

地下車庫的出入口寬度一般按照單車行駛時(shí)不宜小于3.5m，雙車行駛時(shí)不宜小于6.0m來設(shè)計(jì)。但同時(shí)要滿足兩個(gè)出入口之間的凈距應(yīng)大于 15.0m。另根據(jù)建筑規(guī)范規(guī)定，地下車庫疏散坡道的寬度按照單車道不應(yīng)小于4.0m，雙車道不宜小于7.0m，因此在設(shè)計(jì)時(shí)汽車坡道就設(shè)計(jì)為單車道 4.0m或雙車道 7.0m。

1.4地下車庫其他參數(shù)的確定

地下車庫的其他參數(shù)包括層數(shù)、最小凈高、車輛轉(zhuǎn)彎半徑、停車位長寬的確定。一般來說，地下車庫層數(shù)越少越好，室內(nèi)最小凈高應(yīng)大于2.2m（微型車、小型車），小型車轉(zhuǎn)彎半徑按6.0m設(shè)計(jì)。按照垂直式停車設(shè)計(jì)，小型車停車位尺寸為2.4*5.3m，微型車尺寸按2.2*4.0m計(jì)，摩托車尺寸按1.5*2.0m計(jì)（微型車、摩托車折算成停車位的系數(shù)分別為0.7和0.4）。以上設(shè)計(jì)均考慮車庫以微型、小型車庫。如確實(shí)需要停大型車，甲方會(huì)提出要求。

1.5地下車庫的防火設(shè)計(jì)優(yōu)化

按照現(xiàn)行規(guī)范要求，地下車庫應(yīng)設(shè)防火墻劃分防火分區(qū)。無自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)防火分區(qū)的最大允許建筑面積為 2000m2，設(shè)有自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)則可為4000m2。按照現(xiàn)行規(guī)范的要求，我國停車數(shù)超過10輛的地下汽車庫均已設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，因此設(shè)計(jì)地下車庫的防火分區(qū)面積均是4000m2。

具體在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，首先要布排好車庫平面，接下來劃分防火分區(qū)，然后設(shè)置人員安全出口。由于規(guī)范要求每個(gè)防火分區(qū)內(nèi)人員安全出口不應(yīng)少于兩個(gè)，且人員安全出口和汽車疏散出口應(yīng)分開設(shè)置，故汽車坡道不能作為人員疏散，因此在設(shè)計(jì)時(shí)一般在每個(gè)防火分區(qū)設(shè)兩個(gè)封閉疏散樓梯（按照兩股人流計(jì)算，樓梯寬度不應(yīng)小于1.1m），直接上到地面，出地面后，還應(yīng)注意做好外觀美化設(shè)計(jì)。人員疏散樓梯應(yīng)盡可能分散布置在地下車庫內(nèi)，以保證最遠(yuǎn)工作地點(diǎn)至樓梯間距不超過60.0m（當(dāng)沒有自動(dòng)滅火系統(tǒng)時(shí)，最遠(yuǎn)工作地點(diǎn)至樓梯間距不超過45m）。汽車疏散出口可以選用坡道，也不應(yīng)少于兩個(gè)。

本著經(jīng)濟(jì)合理的原則，汽車疏散坡道為雙車道，且地下車庫停車數(shù)少于100輛時(shí)，設(shè)一個(gè)疏散口就滿足規(guī)范和使用要求。當(dāng)總停車位數(shù)大于500輛的特大型車庫，應(yīng)設(shè)三個(gè)汽車疏散口。

2.地下車庫優(yōu)化設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

2.1平面布置的優(yōu)化

重點(diǎn)要考慮是否設(shè)置人防工程和提高地下車庫停車率這2個(gè)方面。本著滿足規(guī)范和使用要求，且經(jīng)濟(jì)合理的原則，附建式地下車庫柱網(wǎng)應(yīng)隨建筑調(diào)整，單建式地下車庫應(yīng)盡可能統(tǒng)一柱網(wǎng)單元?，F(xiàn)舉幾個(gè)在優(yōu)化工作中遇到的例子，來說明平面布置優(yōu)化工作的要點(diǎn)。

建筑柱網(wǎng)布置應(yīng)符合車位和行車道規(guī)模數(shù)，做到布局緊湊。一般停車區(qū)域柱網(wǎng)參考尺寸按照5.4*5.4m和7.8*5.4m設(shè)置，行車區(qū)域柱網(wǎng)參考尺寸按照5.4*6.5m和7.8*6.0m設(shè)置，當(dāng)不能滿足以上柱網(wǎng)參考尺寸時(shí)，要靈活進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，盡量按照8.0*8.0m設(shè)置柱網(wǎng)以滿足并排三車均勻布置（見圖1）。

盡量不要出現(xiàn)一車或兩車的小柱距情況，同時(shí)也盡量不要使柱距大于8.2m，否則會(huì)使層高和含鋼量等控制指標(biāo)難于實(shí)現(xiàn)，力爭大型項(xiàng)目的地下車庫停車率低于30m2/輛。

首選垂直停車方式，盡量避免布置平行或斜向車位，尤其要避免靠邊墻布設(shè)平行車位（見圖2），行車道一般按規(guī)范規(guī)定的最小尺寸（6.0m寬），不應(yīng)過寬。塔樓與地下室之間不宜做單純的連接通道，應(yīng)布設(shè)兩側(cè)停車位。為了提高停車率，使車位布局最有效最經(jīng)濟(jì)，對于一個(gè)具體項(xiàng)目，要反復(fù)幾次進(jìn)行設(shè)備房、行車道和車位布排，從中找出最經(jīng)濟(jì)合理的方布排式。

盡量避免行車道靠外墻布置，這樣會(huì)降低停車率（見圖3），一般布設(shè)的行車道盡量位于2排停車位之間，按照普通車位（2.4*5.0m）居中，大車位（2.7*5.3m）沿地下車庫周邊的原則進(jìn)行布置，兩邊靠柱子的車位可適當(dāng)放寬（2.5*5.0m），以滿足部分較寬汽車的停放。

地下車庫輪廓線應(yīng)簡潔緊湊方正，既要與上部建筑平行，使上部建筑盡量分布在地下室周邊，還要盡量方正平直，避免產(chǎn)生無效面積。如果輪廓線出現(xiàn)傾斜和扭曲，布設(shè)停車位和行車道時(shí)就有可能出現(xiàn)無效面積（見圖4），造成布車障礙。因此在規(guī)劃和方案階段，優(yōu)化工程師就要充分與開發(fā)商進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào)，將地下室輪廓線調(diào)整成方正平直形狀。同時(shí)設(shè)計(jì)院內(nèi)各個(gè)專業(yè)要多交流，如建筑專業(yè)在布設(shè)建筑軸網(wǎng)時(shí)，多與結(jié)構(gòu)專業(yè)和設(shè)備專業(yè)人員在平面布局方面溝通，多方共同確定最經(jīng)濟(jì)合理的軸網(wǎng)布局。

5）布置的設(shè)備房面積夠用但要盡量節(jié)省，一般對10萬m2左右的住宅小區(qū)，設(shè)備房面積約為700～800m2，小區(qū)規(guī)模每增加10萬m2，設(shè)備房面積相應(yīng)增加30%，在滿足使用的前提下，盡量按最小面積設(shè)計(jì)設(shè)備房，并將其布置在塔樓下方不方便停車的空間。

6）設(shè)備房及非機(jī)動(dòng)車庫不允許擠占行車道兩邊的停車位，行車道兩邊的停車位是十分寶貴的，目前車位的售價(jià)約為10～15萬元/個(gè)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果這里的車位被擠占，要想再得到同樣數(shù)量的車位，需要用3倍的面積來實(shí)現(xiàn)（每平方米地下車庫的建造成本約為2000元左右）。所以如有可能，將設(shè)備房及非機(jī)動(dòng)車庫布置于遠(yuǎn)離行車道兩邊停車位的地方。

7）行車道不要太寬，以免浪費(fèi)地下車庫的面積，地下車庫的排風(fēng)口應(yīng)設(shè)在下風(fēng)口，不應(yīng)朝向建筑物和公共活動(dòng)場所，排風(fēng)口離室外地坪的高度應(yīng)大于 2.5m，并做消聲處理。

8）此外平面優(yōu)化還有人防設(shè)施盡量布設(shè)在塔樓下方等不方便停車的邊角地帶，水池水箱盡量利用坡道下方及其他受限制的空間，相鄰防護(hù)單元的人防主出入口應(yīng)盡量合并設(shè)置，防火單元?jiǎng)澐謶?yīng)與防火分區(qū)劃分吻合，不出現(xiàn)跨越錯(cuò)位。

9）在實(shí)際工作中，如果建筑居中布置且地下車庫占地面積小于5000m2時(shí)，停車率相對難以控制，反之如果地下車庫不設(shè)置人防工程，且與建筑塔樓完全脫離，停車率較易控制，一般可以控制到于25m2/輛以下。這需要開發(fā)商和設(shè)計(jì)院充分交流和溝通，共同確定經(jīng)濟(jì)合理的平面方案。在提高地下車庫停車率和是否建設(shè)人防工程上進(jìn)行優(yōu)化，以期做到少花錢多辦事目的。

2.2構(gòu)造做法的優(yōu)化

地下車庫構(gòu)造做法關(guān)系到建筑材料使用，直接影響到建筑成本高低，因此優(yōu)化設(shè)計(jì)要從覆土厚度、層高、建筑墊層、排水找坡和汽車出入庫坡道、人防主要出入口等方面入手，限于篇幅有限，僅簡單提出以下幾點(diǎn)優(yōu)化做法。

1）確定覆土厚度要考慮的因素主要有：南北方凍土深度、綜合管網(wǎng)與地下車庫關(guān)系，景觀植栽種類和范圍等。地下車庫頂板覆土參考控制厚度一般為0.8～1.5m，覆土平均厚度每增加300mm，地下車庫綜合成本約增加30元/m2，有綠化時(shí)頂板覆土厚度應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，一般控制在1.2m左右。

2）目前普通地下車庫的層高為3.6m，一般層高每增加100mm，地下車庫綜合成本約增加18元/m2，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)要控制梁下高度2.8m。

3）地下車庫頂板和底板采用同方向、同坡度的結(jié)構(gòu)找坡，可以省去頂板建筑找坡層（如細(xì)石砼配鋼筋網(wǎng)片）。如果不用結(jié)構(gòu)找坡，另外進(jìn)行頂板建筑找坡層（厚度按照200mm計(jì)算），地下車庫綜合成本約增加105元/m2。

4）盡量避免頂板采用結(jié)構(gòu)上翻梁，不但增加成本，而且限制滲透水排出，影響頂板防水層施工，增加防水層面積，增加成本。

5）底板建筑（面）墊層厚度按照50～150mm設(shè)計(jì)，一般建筑墊層每增加100mm，地下車庫綜合成本約增加10元/m2，同時(shí)相應(yīng)的層高也會(huì)增加100mm，兩者相加，地下車庫最終的綜合成本約增加28元/m2。

6）設(shè)備房進(jìn)行縱向布置時(shí)，要注意避免做成兩層通高的設(shè)備房，如果單層高度不夠時(shí)，可以采用局地地面下沉的方法來滿足設(shè)備房高度要求，不能因此而加高整個(gè)地下車庫的層高。

3.我國建筑工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的展望

3.1 促進(jìn)房企和結(jié)構(gòu)優(yōu)化公司良性互動(dòng)

對于結(jié)構(gòu)優(yōu)化公司來說，其核心成員多來自設(shè)計(jì)院或地產(chǎn)公司，其專業(yè)力量比較強(qiáng)，可以給房地產(chǎn)企業(yè)提供最優(yōu)的專業(yè)建議，幫助其進(jìn)行專業(yè)方面的判斷和決策，使企業(yè)利益最大化。一旦房地產(chǎn)企業(yè)認(rèn)可了結(jié)構(gòu)優(yōu)化公司的作用和價(jià)值，他們也樂意支付優(yōu)化設(shè)計(jì)費(fèi)用，有時(shí)甚至要高于設(shè)計(jì)費(fèi)。結(jié)構(gòu)優(yōu)化公司有了房地產(chǎn)企業(yè)提供的費(fèi)用，可以把優(yōu)化工作做到更好更細(xì)。兩者形成的良性互動(dòng)，可以更好地在建筑領(lǐng)域落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)的健康可持續(xù)發(fā)展。

3.2順應(yīng)時(shí)代潮流，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展方向

一直以來，我國房地產(chǎn)行業(yè)處于粗放式發(fā)展階段，由于商品房數(shù)量少，人們需求量大，所以市場形勢好，只要能拿到地搞建設(shè)，什么樣的商品房都能賺到錢，優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性被忽視。但現(xiàn)在房地產(chǎn)行業(yè)已經(jīng)告別暴利時(shí)代，粗放式開發(fā)模式很難賺到錢，因此房地產(chǎn)行業(yè)不得不進(jìn)入精細(xì)化管理階段，此時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得尤為重要。近年來在嚴(yán)厲的調(diào)控政策下，經(jīng)營管理好的企業(yè)如萬科、中海、恒大等依然取得了不俗的業(yè)績，同時(shí)管理不善的企業(yè)則發(fā)生了老板跑路的現(xiàn)象，時(shí)代要求建筑工程必須進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。我國的優(yōu)化設(shè)計(jì)雖然相比國外起步較晚，但發(fā)展勢頭猛，更有潛力，目前已有多個(gè)成功的優(yōu)化案列，比如上海海陸空大廈早在2005年就進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后節(jié)約混凝土8400m3，減少補(bǔ)樁208根，綜合經(jīng)濟(jì)效益約2000萬元人民幣[3]，此外上海源深體育館也進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力張弦梁優(yōu)化設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究，目前該工程已建成，使用狀況良好[4]。由此可知，不僅僅是地下車庫，所有建筑工程均要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化工作已成為以后設(shè)計(jì)人員要努力做好的重要工作之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾秉祥.某住宅小區(qū)地下車庫優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].南昌工程學(xué)院學(xué)報(bào).2013，32（3）：73

[2]季新強(qiáng)，姜高崗.地下車庫含鋼量優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].江蘇建筑.2013，155（3）：11

[3]周光榮，江歡成，何瑩.海陸空大廈結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào). 2005，26（4）：107-111

[4]薛偉辰，劉晟，蘇旭霖等.上海源深體育館預(yù)應(yīng)力張弦梁優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào). 2008，29（1）：16-23