基于人機工程學的地下車庫安全環境設計

[摘 要] 地下車庫的安全環境設計,應從空氣質量控制、色彩運用、燈光布置、噪聲與振動的處理等方面綜合考慮。一方面要考慮布置盡可能多的停車位,另一方面又要營造出與整體建筑環境相協調的性格與品質,在保證物理環境安全的同時,從心理和生理兩個方面提供給使用者更加安全、舒適的地下空間。

[關鍵詞] 地下車庫;安全設計;工程學

當前,隨著社會經濟的發展,人民生活水平的提高和城市交通的快速發展,汽車保有量迅速增加,汽車泊位已成為當前乃至今后一段時間社會所面臨的嚴峻問題。建設地下停車庫成為各大城市爭相發展的停車方式。但地下停車設施的大量興建并未從根本上緩解停車的供需矛盾,不少數據表明,在停車位極其緊張的城市中心區,地下停車庫的使用率還不到50%,主要原因是一方面在于城市汽車擁有量的增長遠遠大于基礎設施的增長;另一方面規劃不合理、設計不科學、管理不到位以及停車設施本身存在的局限性,造成了大量資源的浪費。

一、地下空間的安全環境分析

我國地下空間的挖掘運用較晚,且在近幾年內發展迅速,經過一段時間的發展暴露出許多問題。如低可視性、天然光線不足、通風差、潮濕等,下面將從人的生理環境和心理環境兩個方面,分析地下空間環境特性及其對人的影響,這對于進行人性化的地下車庫環境設計具有重要的指導意義。

1、生理環境分析

地下空間環境在生理方面的影響是很復雜的。同時生理環境與心理環境又相互作用,相互影響,使得在地面建筑中感覺不到的生理影響被夸大,而這反過來又會加重在地下環境的不良心理反應。

(1)天然光線不足。由于地下空間處于封閉狀態,天然光線嚴重不足,因此采光大部分需依賴人工光源照明,在這種情況下采光就成為設計地下建筑物時應考慮的重要生理指標。

(2)新鮮空氣不足。無窗的地下建筑物往往很難做到自然換氣,空氣的流通性也差,致使新鮮空氣量不足,所以必須進行適當的通風換氣。

(3)室內空氣污染。地下建筑室內重要的空氣污染物質是從地下的土和巖石及混凝土中釋放出來的放射性氡氣,其他污染物的來源有汽車燃料燃燒、人的活動(吸煙、呼吸氣)、建筑材料及室外污染等。它們所導致的污染氣體包括一氧化碳、可吸入顆粒物、二氧化碳、氮氧化合物、二氧化硫、甲醛、臭氧及室內空氣中的微生物等。地下建筑室內這些氣體在空氣中的濃度對人體的健康影響很大。而地下建筑由于通風不良,在相同條件下,與地面建筑室內空間相比,空氣污染源的排除更困難。

(4)濕度大。夏季,在自然狀態下,潮濕的外部空氣在建筑物與土接觸的墻壁上會被冷卻,因而建筑物內濕度很高,濕度過大會促使霉菌的生長,加重人的風濕類病癥。因此,地下建筑內應具有良好的控濕、除濕設備。

(5)噪音污染。噪音在地下停車庫也是一個重要的污染源,主要表現為發動機運轉噪音、輪胎噪音、汽車喇叭噪音以及地下通風設備噪音等。由于地下空間的封閉性,且少有降噪設計,聲音難以擴散,且無法快速衰減。另一種是與外界噪聲源完全隔絕,缺少正常生活中應有的聲音,造成絕對安靜的環境,令人不安。

2、心理環境分析

隨著科學技術的進步和經濟的增強,地下空間某些缺點弊端較容易得到減輕或消除,如空氣質量、衛生條件、陽光導入、溫度濕度、噪聲等都比較容易實現,滿足人們對生理的需求難度不是很大。但地下空間環境的心理環境問題,相對而言就要復雜得多。在地下空間利用中,心理環境方面的問題是最主要的障礙,主要表現為以下幾個方面。

首先,日光及其變化所產生的感覺和天然光產生的與外界的接觸感為人們所熟悉。而地下建筑物被封閉在地下,在于天然光線的不足,無法利用日光的變化和氣候的變遷等形成時間概念,從而易引起人們的不安。

其次,地下空間缺乏人們在地面環境所熟悉的環境聲、光線、自然及人文景觀,會造成人們心理上的恐懼感、枯燥乏味、與世隔絕等不良反應。

第三,通常地面建筑的外部形式與內部布局是相互呼應并相互促進的,建筑的整體形式和體量能夠表達建筑物的內容,并幫助人們形成有助于保持方向感的外觀印象。但是在地下建筑中,由于建筑的整體體量與形態的不可見,缺乏由窗戶提供的與外部有關的參考點,因此很容易使人失去空間的方向感,引起緊張、焦慮和恐懼。

最后,個人體驗、宗教傳統等文化背景的影響又會帶給人們負面的聯想,諸如:死亡和埋葬,坍塌與騷亂,潮濕與不舒適以及穴居、貧窮、地位低下、臨時避難所等等。

二、地下車庫設計基本原則

地下停車庫作為功能性地下空間,它具有自身的特點,但無論是工程技術設計還是內部空間的組合都必須遵從以下原則。

1、安全性原則

安全需求是人類心理需求中的第二位基本需求,包括個人私生活不受侵犯,避免人身和財產遭受傷害和損失等。

人的安全性通常指生理安全,但隨著人性化概念的提出,對各類設施在設計的過程中提出了新的要求,在這里,人的安全性由以下3個方面共同構成:物理環境的安全感;生理安全感;心理安全感。

2、便利性原則

目前,國外住區道路布置有兩種形式:人車分流型、人車合流型。住區內的公共服務設施,直接關系到居民日常生活的方便程度,所以要根據區內居民的生活習慣的活動特點,采取合理的分級結構和宜人的建筑尺度,使區內的公共服務設施的服務半徑最短,居民來往的活動路線最順,并且有利于經營管理,這樣才有可能創造良好的客觀環境。

居住區地下車庫設計中的便利性原則,首先應從總平面設計開始,優化交通規劃,為居民存、取車提供便利。

3、舒適性原則

盡管各國在對舒適性的定義上有一定的差異,但從整體上來說,舒適的住區環境離不開下列幾個因素:陽光充足,空氣清新,無污染;安靜,無噪聲;豐富的綠地和寬闊的室外活動空間;識別性強的景觀特征。住區地下車庫設計的舒適性原則,主要是指地下停車空間內部物理環境和心理環境的維護。

三、地下車庫安全環境設計

對于地下停車場的設計和建設,目前還沒有一個統一的標準。但一般有兩個規范要求——整體設計規范和消防設施規范。

1、空氣環境設計

根據GBZ1-2002《工業企業設計衛生標準》,只要提供充足的新鮮的空氣,將空氣中的CO濃度稀釋到《標準》規定的范圍以下,HC、NO璛均能滿足《標準》的要求。衡量和評價地下建筑的空氣環境質量的標準有兩類:舒適度和清潔度。前者包括有:室內溫度和濕度;后者有:一氧化碳和二氧化碳等有害氣體的濃度,以及含塵量、含細菌量等。

(1)空氣質量控制措施。地下車庫由于自然通風差,其空氣環境質量的保證,必須靠通風來解決,無論是自然通風還是機械通風,其目的主要在于排出室內的一氧化碳,當一氧化碳的含量被有效控制時,其它有害氣體的濃度也將同時降低。必須設置獨立的送、排風系統,將廢氣稀釋到安全濃度。在地下車庫中主要采用通風空調系統、加大通風量、提高換氣率來改善室內空氣質量。在保證空氣清潔度的同時,還要求室內有適當風速,使人能夠感覺到空氣的流動,并改變地下空間氣悶的感受。

通風能有效控制一氧化碳和其它有害氣體的濃度,方式有自然通風和機械通風。美國加熱、制冷及空調設計組織要求一氧化碳的濃度在25ppm以下,高峰值不超120ppm。

(2)溫度和濕度控制措施。由于地下停車庫處于巖石或土壤的包圍中,具有較好的熱穩定性,因此地下車庫內要求溫度控制在5度以上,在南方居住區一般不會有困難,若在嚴寒地區,由于換氣次數增多和汽車出入口處大量冷空氣進入而影響庫內溫度,設計時可以考慮供熱系統,或在車輛出入口部設暖風幕等。部分工作用房可設電熱器和除濕機。地下車庫的采暖系統主要考慮冬季易于汽車的啟動和不冰凍,一般只在嚴寒及寒冷地區設置,而冷卻系統卻無強制要求。地下停車庫的熱源主要來自三個方面:汽車發動機運轉所產生的熱,由于汽車尾氣所含CO,CO所產生的溫室效應而產生的熱,因使用要求而設置在地下的設備運行所產生的熱。故夏季停車場內的溫度一般要比室外高。

改善地下空間的熱濕環境,不僅要采用暖通空調專業技術措施,而且要綜合各個專業知識,如地下空間合理的規劃與設計、結構的防水措施等等。

2、光環境設計

在地下車庫內提供充足的照明,目的是保證車輛和行人的安全,增加照明對于引導車輛、劃定區域及車輛防盜是十分重要的。

照度標準是照明設計和管理的重要依據。地下車庫照度設計可以根據《建筑照明設計標準》(GB50034-2004),《民用建筑電氣設計規范》(JGJ/T16),《地下建筑照明設計標準》(CECS45)。

(1)照明設計。正常照明是地下車庫照明設計的主要內容。地下車庫要求達到一定的照度,光線均勻,避免眩光等。在庫內不同使用要求的部位,相應有不同的照明標準。首先,體現在照明的設置,一般地下停車庫燈光布置的照度標準:行車道為30Lx,停車位為20Lx,行車道的照度高于停車位,這樣的照明布置起到了引導作用,讓駕車人士對車道的流線不會產生誤解,避免因此造成的不便與事故。同時,在車庫的各出入口處適當加大照明亮度,既可起到引導作用,又可減弱從室內到室外或從室外進入室內的明暗適應。

應急照明是指正常照明因故熄滅的情況下,提供暫時繼續工作,保障安全或人員疏散用的照明。應急照明設計是地下車庫照明設計的重要組成部分,關系著在火災時能否快速而安全地將處于危險中的人員疏散到安全的地方。按照《汽車庫,修車庫,停車場設計防火規范》GB60067-97第9-0-5條規定:“火災應急照明燈宜設在墻面或頂棚上,其地面最低照度不應低于0.5LX。疏散指示標志宜設在疏散出口的頂部或疏散通道及其轉角處,且距地面高度1M以下的墻面上。通道上的指示標志,其間距不宜大于20M。”

光源選擇在設計時應最大限度地利用自然光。地下車庫一般是自然采光和人工照明相結合方式,采用可開閉式天窗、中庭大型天窗、下沉式廣場、采光井等輔助性自然采光措施。

一般來說,白色光會使混凝土的建筑顯得較為刻板,而黃色光則顯得較溫暖,停車間可以采用高壓鈉燈,而人行走廊則采用熒光燈或金屬鹵化物燈。

要避免眩光。眩光是指在視野中出現的高亮度或不均勻的引起煩躁和刺痛的光源。可以采用以下措施以降低眩光:限制光源亮度;合理分布光源;改變光源和工作面的位置;合理的照度;照度均勻度;照明的穩定性等。

(2)色彩環境設計。選擇適當的色彩,構成良好的色彩環境,可以達到以下效果:增加明亮程度,提高照明效果;標志明確,識別迅速,便于管理;注意力集中,減少事故;舒適愉快,減少疲勞;環境整潔,層次分明,明朗美觀。

為消除地下空間給人們帶來的閉塞、沉悶的感覺,將樓地面以上800mm高范圍內的墻面及柱子表面刷成藍色涂料;為避免人們在地下室迷失方向,并及時找到安全出口,在不同區域交界處和行車道等司機視線容易到達的地方,設置明確的反光指示標牌,加強平面流線的引導作用。在立柱的四角及墻角,安裝橡膠防撞護角,對行駛的車輛起到警示和路標的作用。

引導標識不僅在復雜的、人流活動密集的區域充當著重要的指示作用,同時它還對緊急情況下疏散人群,引導人群合理流動有特殊意義;所以為了改變目前標識設計的不統一,同時還要考慮好引導標識和其他商業標識之間的關系,合理配置標識的疏密程度、間距、標識的整體、單體設計和無障礙化的問題,這樣才能為出行者的出行提供安全保障。

3、降噪聲和振動設計

對噪聲環境的設計主要考慮的標準有:GBZ1-2002《工業企業設計衛生標準》,GB3096-1993《城市區域環境噪聲標準》和GB10070-88《城市區域環境振動標準》。

(1)降低噪聲的措施。

第一,汽車噪聲。地下停車庫,由于汽車啟動或者變速、急停車等原因,產生發動機的噪聲和輪胎與地面的摩擦噪聲,而車庫進出口距離居民住宅較近,如果沒有采取有效的噪控措施,噪聲將影響旁邊居民的正常作息。綜合考慮地下停車庫降噪要求、相鄰居民樓窗戶的采光要求和進出車道的凈空高度要求,可以采取在停車庫進出車道上空增設透明吸隔聲弧型頂棚;在車道兩側墻面上增設吸聲板,對地面做浮筑地面。

第二,通風系統噪聲。在地下車庫一般都用大量軸流風機將新風從地面層導入地下層,地下層的空氣再排出地面,之間通過排風豎井。由于軸流風機工作時發出很大的噪聲,而且風機噪聲還隨著風量和風壓的增大而提高。對此噪聲處理措施:合理的降低風壓、風量和風速;采用雙速風機。

第三,消聲、隔聲及隔振。大多數地下停車庫通風系統中設置有消聲器,這就需要設計人員根據實際條件通過計算選取合適長度、數量的消聲器。

風機房由多種不同隔聲性能的隔聲物件(如門、墻、樓板等)組成,具有一定的隔聲作用。向建筑專業提出設置風機房,就是將風機傳出的噪聲進一步降低。

風機和風管的振動是造成機械噪聲的主要來源,風機底部采用鋼筋混凝土基礎,基座下設置減振器。設備和管道內的介質以及固定管道的構件均能傳遞振動和輻射噪聲,因此管道的隔振是通過撓性接管和懸吊或支承的減振器來實現達到消聲吸聲的良好目的。

(2)防止寂靜。這種情況可以通過播放背景音樂來解決,音樂能夠緩解人的精神疲勞,輕松的古典音樂、和諧自然的聲音能達到放松精神的效果。

綜上所述,地下空間的有序開發利用,對于緩解土地資源的緊張有著不可輕視的作用。地下車庫的設計是一門綜合性極強的課題,在注重功能的同時,也不應忽略對建筑藝術和技術的追求。一方面要考慮布置盡可能多的停車位,一方面又要營造出與整體建筑環境相協調的性格與品質,亦即要做到寓建筑于環境之中,這些都不是互相排斥的,而是相輔相成的。

[作者簡介]

張素麗(1966-)女,浙江溫州人,高校講師,主要從事安全工程研究.