地下車庫技術經濟優化設計探析

張東光 茆榮軍 許耕昕

地下車庫技術經濟優化設計探析

張東光 茆榮軍 許耕昕

社會經濟與城市的迅速發展帶來了日益嚴峻的停車問題，面對土地緊缺和城市發展趨向飽和的大背景下，開發和建設地下停車空間已成為發展的必然趨勢。地下車庫成為了居住區、商業綜合體、辦公樓等建筑的必備設施。我國地下車庫經歷了十幾年的跨越式發展，其中也存在著停車場利用率低、設計不合理、細節設計不足、缺乏人性化設計等問題。本文通過對這些實際問題的分析研究，提出優化設計的具體方法，希望對設計實踐具有借鑒意義。

一、總圖規劃

1.地下車庫邊界

依據銷售物業總圖及簽批車位指標，地下車庫范圍通常以下三種方式：脫離商鋪；局部進入商鋪；與商鋪外邊界重合。在滿足規劃指標、日照條件及間距要求的情況下，應通過調整住宅樓座位置，使地下柱網排列利于車位布置。

2.場地豎向設計

場地的豎向設計應結合自然地形，減少填挖方量，地庫底板、頂板隨地形放坡或做臺階，坡度不大于3%，覆土厚度盡量統一。車庫范圍內樓座的正負零標高盡量統一，正負零標高相差較大時，應從標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，選取車庫地面標高與道路豎向標高差值小的位置作為車庫出入口，減小坡道長度。商鋪上方有住宅時，可充分利用住宅下部架空層。

二、柱網優化

1.停車方式及車位尺寸

汽車庫內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、經濟、方便原則出發，居住區地下車庫應優先選用垂直式停車方式 ，局部區域可采用平行停車方式。

依據《汽車庫建筑設計規范》（JGJ 100-98）4.1.4條中，按照垂直后退式停車，和雙排背對背停車位，停車位寬度≥車寬+0.3+0.3。 車位長度≥車長+0.25 。經過對目前常見車型尺寸數據分析，并結合實際項目的使用情況。

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

2.柱網尺寸經濟性對比研究

以地下車庫4000m2防火分區的停車模塊內，分別采用8.1mx8.1m和8.4mx8.4m的柱網布置車位，并計算車均面積。結果比較：

8.1mX8.1m柱網：停車156輛，車均面積25.6m2/輛。

8.4mX8.4m柱網：停車138輛，車均面積28.9m2/輛。

結論：8.1mX8.1m柱網車庫更為高效。雙排停車的車庫首選8.1mX8.1m柱網。經結構專業測算，8.1mX8.1m柱網的鋼筋用量約為8.4mX8.4m柱網的92%，且結構總造價為后者的95%。

如車位寬度按2500mm計算，地下車庫結構柱截面尺寸通常為600mmX600mm，則采用垂直停車方式，布置3輛車位最小柱網寬度為：2500X3+300+300=8100mm。如采用正方形柱網，則地下車庫的柱網尺寸為8.1mx8.1m。經研究，此為居住區地下車庫最為經濟的柱網尺寸，雙排停車優先采用8.1mx8.1m柱網，單排停車采用8.1mx6.6m柱網，6.6m已經滿足單排停車通車道使用要求，車庫邊緣采用8.1mx5.1m柱網。

3.停車模塊參數對比研究

以4000m2防火分區為模塊，通過改變X與Y方向的尺寸，研究其與車均面積的關系（見圖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：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：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：150輛

車均面積：25.87m2/輛結論：在不考慮設備用房對車位布置的前提下，當n（n≮3）減小，m增加時， 即X方向越長，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.地下車庫與地上商鋪柱網的協調

商鋪開間方向的柱網尺寸通常為8.4m，進深通常為16m。根據地下車庫邊界與地上商鋪的關系，有以下三種柱網設計方式：

（1）地下車庫與地上商鋪投影無重合區域。地下車庫應采用8.1mX8.1m柱網。

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

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

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

三、結構優化

1.控制層高

控制地下車庫的層高從控制凈高、梁高（板厚）、管線高度三個因素出發。車庫凈高要求應參考汽車庫建筑設計規范4.1.13條規定，其中貨運、設備運輸通道凈高均有特殊要求，人防車庫凈高應按當地人防部門規定執行。

車庫頂板結構形式有梁板式和無梁式兩種方式。 無梁樓蓋做法可有效提高豎向空間利用率，降低地下車庫開挖深度，節約建造成本。此種結構形式要求地下車庫柱網尺寸盡量規整。

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。在設計中可以控制的參數為柱距和覆土厚度，因此在方案中，應盡量控制覆土的厚度，并合理地布置柱網。

2.地下車庫樓蓋結構經濟性研究

（1）地下一層頂板結構經濟性研究

擬定設計條件：頂板覆土2.5m，柱網尺寸：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。

三種方案經濟性對比（見圖2）

圖2 方案一～方案三經濟指標比較表

結論：覆土層頂板（地下一層頂板）采用無梁樓蓋方案最為經濟，主次梁方案次之，大板方案最差。

（2）地下二層頂板結構經濟性研究

擬定設計條件：頂板面層50mm，柱網尺寸：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；下鐵無拉通筋，在各板帶處單獨配置。分離配筋法詳見《全國民用建筑工程設計技術措施》，其對上鐵筋的截斷長度有較為嚴格的規定，本方案柱上板帶附加上鐵長度不足，不滿足此要求，故需計算本方案柱上板帶附加上鐵截斷位置處的彎矩，以確定截斷點的位置。經計算，中間跨的負筋長度滿足彎矩要求，邊跨的負筋長度不足，需外伸700mm，即截斷點至柱中心線的長度為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。板面無上鐵筋處設置溫度鋼筋8@200，上鐵分布鋼筋為8@200。

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

四種方案經濟性對比（見圖3）

注：1.混凝土按400元/m2，鋼筋按4000元/噸計算；2.梁板式模版按50元/m2，無梁樓蓋按45元/m2計算；3.鋼筋統計中均已計入梁、板的錨固鋼筋量；4.板鋼筋統計中已計入溫度鋼筋、上鐵分部鋼筋的含量。

結論：地下二、三層頂板采用雙次梁方案最為經濟。無梁樓蓋方案次之，大板方案最差。如采用無梁樓蓋方案，應采用分離式配筋法，可節約成本11元/m2。

（3）無梁樓蓋優化形式

設計思路：與上述傳統的無梁樓蓋方案相比，減小頂板的厚度，可以通過加大柱帽尺寸（大柱帽方案）和設置抗沖切鋼筋（配置抗沖切箍筋方案）解決板的沖切問題。

大柱帽方案：通過經濟對比分析，確定大柱帽方案參數為：樓板板厚450mm，柱帽尺寸：3600x3600mm，平柱帽高度450mm，斜柱帽高度500mm。

配置抗沖切箍筋方案：通過經濟對比分析，確定大柱帽方案參數為：樓板板厚450mm，柱帽尺寸：3000x3000mm，平柱帽高度450mm，斜柱帽高度500mm。

二種方案經濟性對比（見圖4）

圖4 經濟指標比較表

結論：與傳統的無梁樓蓋方案相比，大柱帽無梁樓蓋方案及配置抗沖切鋼筋無梁樓蓋方案經濟性優勢明顯，且兩者總造價相差無幾。大柱帽方案中，因設備噴淋布點的要求，柱帽下方需設置噴頭，局部噴淋管線需下彎至噴頭點，故對管線的布置及車庫的建筑效果有一定的影響。配置抗沖切鋼筋方案經濟性好，方便各個專業管線的穿行。但增加了工人下料及綁扎箍筋的時間，施工進度會受到稍許的影響。

（4）地下一層樓蓋結構形式研究

①無梁樓蓋結構形式

與傳統的無梁樓蓋方案相比，大柱帽無梁樓蓋方案及配置抗沖切鋼筋無梁樓蓋方案經濟性優勢明顯，且兩者總造價相差無幾；大柱帽方案中，因設備噴淋布點的要求，柱帽下方需設置噴頭，局部噴淋管線需下彎至噴頭點，故對管線的布置及車庫的建筑效果有一定的影響；配置抗沖切鋼筋方案經濟性好，方便各個專業管線的穿行，但增加了工人下料及綁扎箍筋的時間，施工進度會受到稍許的影響。

②工程中常用覆土厚度的無梁樓蓋設計實例

擬定設計條件：工程中常用的覆土厚度為2米，經計算，板厚h=400mm，柱帽厚度為400mm斜柱帽為600mm。

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

③兩種方案經濟性比較（見圖5）

圖5 覆土2米時無梁樓蓋統計表

當無梁樓蓋方案不滿足適用范圍時，可采用其余方案，其余方案均為現澆梁板式方案，可適用于任何情況。現澆樓板的施工需嚴格執行《建筑防水規范》中對車庫頂板需滿足一級防水要求時，頂板厚度不得小于250mm時，采用現澆大板方案為經濟最優方案。當地無上述要求時，選用現澆雙次梁方案為經濟最優方案。

十字梁方案，因設備噴淋布點正位于十字梁下，梁下需預留250mm的管線空間，故對層高有很大的影響，不建議使用。

經結構專業計算分析，覆土層頂板（地下一層頂板）采用無梁樓蓋方案最為經濟。 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濟。無梁樓蓋方案次之，大板方案最差。如采用無梁樓蓋方案，應采用分離式配筋法，可節約成本11元/m2。

3.覆土厚度

地下車庫頂板應預留一定量的覆土，以保證設備管線的穿行及景觀園林的要求。結構成本隨覆土厚度、層高的增大而增大。經統計，單層地下車庫覆土厚度及層高對結構成本的影響（見圖6）：

圖6 覆土厚度及層高對結構成本影響表

四、細節優化

1.車庫出入口

（1）數量：大中型車庫（300～500輛）出入口不少于2個 。

特大型車庫（＞500輛）出入口不少于3個 。

（2）寬度：單向行駛不小于5.0m。雙向行駛不小于7.0m。

注：上述寬度指車庫出口與外界道路相交處最小寬度，而非車庫出入口坡（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%。雙車道坡道轉彎段坡度為內環中心線坡度，計算長度以內環中心線計算。

優選曲線緩坡坡道。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更小，節約空間。

3.轉彎半徑

《JGJ100-1998汽車庫建筑設計規范》中對最小轉彎半徑的規定，居住區地下車庫內最小轉彎半徑按6.0m設計，汽車環道內徑不小于3.6m，外徑不小于7.6m。

4.規整地庫外輪廓

地庫外輪廓簡潔，可避免出現多段折線，造成外墻增多；緊湊的車位布置，避免出現多余空間，造成無效面積；車庫外輪廓應避免出現銳角弧線，造成布車障礙。

五、結語

為了節約建造成本，減少造價，提高車庫的使用效率，總圖規劃應該注意住宅、商鋪和地下車庫的關系，控制樓間距，利用豎向高差，減少施工量。在柱網優化方面，車庫首選8.1mX8.1m柱網，并進行模塊化設計，商鋪與車庫的柱網要協調。車庫結構的優化，以覆土層頂板采用無梁樓蓋方案最為經濟，地下二層頂板采用雙次梁方案最為經濟。在細節優化方面，應確定車庫出入口數量及寬度，采用曲線緩坡坡道，規整地庫輪廓。采取以上車庫優化設計方法，以充分實現地下的實用性、安全性及經濟合理性，真正體現以人為本的設計理念。

（作者單位：張東光，萬達商業地產設計中心；茆榮軍，大連萬達商業地產股份有限公司；許耕昕，北京城建地產）