建筑設計優化

文/武曉雨　北京中和建城建筑工程設計有限公司　北京　100070

?

建筑設計優化

文/武曉雨北京中和建城建筑工程設計有限公司北京100070

【摘要】本文主要針對地下車庫設計中的常見問題，并結合自己工作中的具體項目，重點對建筑設計中可以進行優化的方面做主要的介紹和總結。

【關鍵詞】地下車庫；柱網尺寸；層高；設備機房

1、項目簡介

西寧辦公樓、公寓及地下車庫項目的總建筑面積為：154815㎡，其中地上建筑面積為：113161㎡，地下建筑面積：41654㎡，地上建筑功能為：用地內的北側為兩棟24層99.6m高的A級寫字樓和 3層高的商業裙房，裙房包括寫字樓配套功能用房和銀行、餐飲等功能；用地內的南側為兩棟20層81.9m高的酒店式公寓樓；在用地內西側和南側，與寫字樓和公寓緊挨著的為地上兩層地下一層的13.6m高的沿街商業，它與用地南面的大型商業和用地西面酒店用地內的沿街商業相對應，形成全長370m的T字形大型商業街。雖然用地內的建筑密度較大，但還是在辦公和公寓樓中間預留出了大面積的集中綠地，同時地下車庫的入口也設置在此處，如圖1。本項目的地下為用地內滿鋪的三層（局部四層）多功能地下室，其中，辦公樓地下主要設置了員工餐廳、大型設備用房和銀行的金庫、檔案庫以及作為銀行備用電源的柴油發電機房等，其他地下位置則以機動車庫為主同時兼顧戰時人防功能，公寓樓下3.3m高的夾層則作為自行車庫使用。在地下車庫的西側和南側還設置了兩個連通口，分別與酒店和大型商業的地下車庫連通。

圖1　西寧辦公樓、公寓及地下車庫項目功能分析總圖

2、軸網的制定和優化

建筑中的軸網就好像建筑的骨架，制約著承重結構的布置方案。制定合理的柱網尺寸，有利于建筑平面布局的合理性和提高內部空間的使用效率，同時對結構受力和結構的經濟性也有直接影響。需要設計師綜合各方面因素來合理制定建筑軸網尺寸，并且在設計的過程中進行適當的優化，以便更好的滿足各專業的使用要求和工程的經濟要求。

（1）建筑軸網的制定：

眾所周知，地下車庫最經濟的柱網尺寸為8.1mX8.1m。但是由于本項目地下室內有人防，地面上通行消防車且有1.6m深的覆土，而導致結構承受的荷載較大，同時考慮到本項目內功能復雜，不同尺寸的軸網在地下平面銜接處時需由結構梁斜向搭接的要求，都會最終造成柱子截面尺寸較大和不規則，所以初步決定采用8.4mX8.4m的軸網。但是由于地上西側的沿街商業要與對面酒店商業的8.3m開間尺寸統一，所以最終在辦公和公寓樓之間的地下范圍采用了8.4mX8.3m的柱網。而公寓下的車庫因受到地上公寓軸網的限制最終開間為8.1m，為保證停車效率，與結構專業商量將結構柱子尺寸盡量只在進深方向增加，以保證面寬方向每跨內可以停3輛輕型車的可能。公寓南側車庫因地上沿街商業的限制，采用了8.4m的開間，并在公寓與商業間設置伸縮縫進行尺寸轉換。

（2）結合總平面圖調整建筑軸網關系

在總平面圖中，各建筑間的距離和相互位置直接影響地下軸網是否合理、經濟。通過調整公寓和辦公兩樓之間的距離，保證地下柱網的尺寸規整且利于停車位的布置，盡量做到地下停車效率最大化；再調整公寓和辦公樓水平方向相互的位置，盡量保證地下軸網的對應和統一。項目內建筑的關系確定后，再調整本項目與南側大型商業和西側酒店項目的柱網關系，從而確保沿街商業的對應以及實現車庫通道的連接。除此，小區內的道路，地下車庫入口位置等都需要結合地下柱網來統一考慮。

（3）其它

地下車庫的軸網尺寸還需要結合地上建筑功能和地下室自身功能的需要，并兼顧地下室停車效率、地下室層高、結構構件尺寸要求等諸多因素，在本項目中因為要與周邊酒店和大型商業的地下車庫相連，所以周邊建筑車庫的軸網尺寸的影響也要同時考慮。

3、地下車庫層高的確定

（1）地下室層高的確定，與結構形式有關。

本項目為了在滿足使用要求的情況下盡量降低車庫層高，除了汽車坡道區域外地下車庫頂板均采用了無梁樓蓋結構，汽車坡道開洞區域采用梁柱結構。經過計算：地下一層無梁區域：板厚400mm、柱帽高900mm，梁柱區域：梁高1000mm、板厚300mm；地下二、三層無梁區域：板厚300mm、柱帽高600mm，梁柱區域：梁高700mm、板厚250mm；綜合各專業的實際情況和規范要求我們將地下車庫的層高都定為3.6m，并將各專業的設備管線盡量布置在無梁區域，經過管線綜合設計，最后無梁區域的凈高在2.6m左右，梁柱區域的凈高在2.3m左右，比起以往相同情況下，只用梁柱結構的項目每層減小了至少0.3m的層高，地下3層共減少0.9m，有效的減少了施工的挖方量和結構的建造成本。需要注意的是當采用無梁樓蓋時，由于柱上板帶和跨中板帶對開設洞口的大小和位置有嚴格的要求，所以設計時需要特別注意集水坑、設備管井、風井等板上開洞的位置和大小，并且做到及時與結構專業以及其他相關專業進行溝通和圖紙核對。

（2）結合項目地勘確定地下基礎高度和位置。

本項目的基礎形式采用獨立柱基+抗水板，根據地勘報告中對天然地基評價，可將第三層卵石層作為天然地基持力層，該層的地下高度約為-12.88m至-17.77m.，平均厚度3.49m，因此該項目地下室總高度需控制在-12m 至-13m之間。

（3）地下室層高的確定與室內建筑功能有關。

地下室層高的確定需要根據不同房間對室內凈高要求綜合考慮，主要體現在設備用房方面，需要根據各自的使用要求和情況確定位置和高度。本項目地下室需要布置的設備用房有水泵房、變配電室、制冷機房、空調機房，其他功能房間為員工食堂、廚房、辦公、庫房以及后來甲方要求的銀行金庫和檔案室。根據各個功能房間的使用要求、面積、層高等因素，將員工食堂、廚房和變配電室設在地下一層，層高為5.2m，并為其各自配置相應的疏散樓梯；為了與車庫底板高度一致，便將地下二、三層均設為3.6m高，因水泵房和制冷機房內的荷載較大將其設置在地下三層且貼鄰設置，以便為其設置共用吊裝孔，其中水泵房根據具體需要調整局部層高，而制冷機房設為兩層通高；最后在其他位置設置空調機房、辦公室和庫房等。此時辦公樓地下室總高度為12.4m，同時也滿足地下基礎利用天然地基持力層的設置深度。

4、合理設置地下室用地范圍

為節省造價，本項目在方案設計時盡量將地下室設置的規整以減小外墻長度。但在設計優化時將原設計的地下室外墻局部向里挪了一跨，主要是考慮到項目施工時對現狀建筑的影響，以及對相鄰較近建筑的支護要求等因素。

5、優化設備機房、人防出口增加地下車庫的有效停車面積

項目在設計時盡量將可以合并的出入口、設備機房等合并使用。例如：將地下二層的兩個防護單元的人防主要出入口合并使用，將可不再劃分防護單元的地下三層人防的主要出入口與地下二層的另一個主要出入口合用。以減少人防出入口數量。

在防火分區設計時，盡量將相鄰防火分區內的通風機房和通風豎井合并使用；人防設計時，使進、排風機房可以通過平戰轉換同時滿足平時與戰時的使用要求，目的也是為了減少因分設機房而占用停車面積，以及風井出地面的數量。

6、合理設置設備機房的位置

設計時將通風機房、配電室、報警閥室等小面積設備機房布置在車庫的轉角處或坡道下方等位置，盡量少占用停車位，提高車庫的利用率。水泵房內的生活水箱間以及消防水箱間可安排在空間較高且平面不規則不便于布置其他功能房間的位置。

布置設備機房位置時，盡量將機房放在便于各專業設備管道平行布置的位置，避免因設備管道交叉造成建筑內凈高降低的情況，提高建筑空間利用效率。同時將荷載較大的設備用房安排在建筑底層，可避免因結構構件過大，而占用建筑室內的空間高度。

7、充分利用自然通風采光

充分利用項目現狀資源，優先采用地下室自然通風和采光，減少設備機房數量和設備后期營運成本，通風系統可采用自然進風+誘導風機的做法。本項目的公寓樓利用室內外的高差，在地下夾層（自行車庫）設置高窗解決通風采光問題；在辦公樓首層配合外立面效果開設窗井，為辦公樓地下走道及部分房間解決通風問題。

8、充分利用現狀用地內的地形高差

本項目用地為南高北低，即公寓樓比辦公樓首層地面高1.7m，利用1.7m的地面高差以及車庫覆土厚度1.6m，在公寓樓與地下車庫間設置3.3m高的夾層，作為公寓樓的自行車庫。

結語：

項目的設計過程往往是復雜的，所涉及到的問題也是多樣的，所以設計的方案和解決問題的方法并不是單一的，建筑師需要根據項目的具體情況進行綜合的分析、比較，從中選擇最適合的方式。