地下汽車庫的經濟性設計研究

周波

【摘要】本文通過對地下汽車庫設計中諸多牽涉經濟性元素的分析研究（包括車庫輪廓、柱網、停車布置、車庫形式、層高、埋深、覆土、管線綜合及其他等），使青年建筑師在設計工作中提高對地庫經濟性問題的注重，理清設計思路與設計方法并融會貫通，創造出更多符合當代要求的地庫。

【關鍵詞】地庫；經濟性；設計；造價

隨著生活質量的改善，汽車已成為人們出行的重要交通方式之一。停車庫的設計也隨之而成為建筑師的日常工作內容。由于對城市地面環境品質的進一步追求及國有建設用地資源的緊缺，迫使建筑師把目光更多聚焦在地下空間的開發利用上，地下汽車庫的設計越來越多。

由于地下汽車庫獨有的地下建筑特性（工程地質、水文條件的不確定性，通風采光、消防排煙等的不利性）及規模體量的愈發巨型化，使其往往需要投入比地面建筑更多的資金，然而投資收益卻差強人意。特別是在當今地產開發進入“白銀時代”，研究地庫的經濟性，把開發地庫的建設成本降到最低，成為開發商及建筑師迫在眉睫的事情。本文旨在通過對地庫經濟性設計方法的分析研究，使更多的青年建筑師在設計地庫時能考慮到開發建設成本的節約并借鑒使用該方式方法達到預期效益，同時拋磚引玉希望更多的業內同行引起重視并建言獻策獲得更多的設計理念。

1、地庫輪廓

地庫的輪廓是影響經濟性的重要因素之一。輪廓平整方正周界界面短捷，地庫自防水混凝土擋土墻的總長度會比平面凹凸多邊形式相對減少很多，相應的防水、保護等構造層的材料及人工費用也可節約。而據多個已建成地庫分析資料顯示，地庫擋土墻的造價一般會占到總造價的6.26%，含鋼量一般會占到總用鋼量的10%左右，節省了用鋼及其他材料、人工、機具的費用就降低了總造價。特別是在地下水位較高、埋深較大的地庫中，地庫基坑的降水措施及周邊側壁的支護措施更會極大地耗費資金。據筆者曾經的工程資料顯示，埋深5米的地庫，采用輕型井點的降水方案及土釘墻的圍護方案，周邊基坑圍護墻綜合造價竟然高達平均每米4000元。采用短捷的基坑圍護墻體也是有效降低造價的有力措施。

2、柱網設計

地庫柱網設計是提高停車效率、節約地庫面積的有效手段之一。采用雙向正交柱網，避免異型斜交柱網的比例，既可簡化設計又能提高停車效率。根據《車庫建筑設計規范》JGJ100-2015規定，小型車按外輪廓1.8*4.8米考慮，同時考慮兩側人員出入及汽車間的安全距離，停車位最小尺寸可以做到2.4*5.1米（邊跨規格2.4*5.3米）。按柱間經濟跨度6～8米計算，一跨停3輛車的跨度=（2.4*3+柱寬）=7.8～8.1米。如果在結構抗震允許的條件下，柱寬按寬扁柱設計，比如做到400mm寬，那么整個跨度可為7.6米，在同樣停車位的前提下，比常用8米的柱距極大地節省面寬節約了面積投資。當然由于寬扁柱的設置而導致地庫縱橫向剛度分布差異，其補強措施的投資需要綜合考慮。如果在設計、施工方有經驗、條件的情況下或地方政策有裝配率的要求下，可考慮采用裝配式預應力混凝土大跨板。這種大跨板由于在工廠預制現場吊裝，可以保證產品質量并加快施工進程（比現澆梁板體系縮短工期2/3以上），節省模板減少揚塵。另外，這種大跨板的跨度可以做到20米左右，比普通8米跨梁板結構節約很多梁柱構件并在相同的車位布置下使停車面積縮減，柱間停車效率進一步提高（圖一）（ 圖二）。

地庫進深方向的柱網設計應與地庫停車方式匹配。通常我們按一個典型停車單元雙車道四排停車位考慮，則進深尺寸應該控制在36米。如果按6*6=36米設計，固然很適合設計要求；但如果按（6+8*3+6）=36米考慮（圖三），不僅柱距更經濟合理，同時減少了柱網包括基礎樁位的投資，降低了工程總造價。如果進一步精細化設計，精簡車位及車道布置，使其符合規范低限要求滿足基本使用，則單車位投資會進一步降低（圖四）。但需同時注意環境空間品質的改變，以取得一個綜合的經濟效益。

3、停車布置

停車數量即規劃指標是地庫設計中的強制性指標。采用地面停車和地下停車結合布置的方式，把地面停車率（停車數量與居住戶數的比率）控制在10%限值，減少對地下停車數量的要求，可使地庫面積得到有效縮減。

通常采用的停車方式有垂直式、平行式及斜列式（30 °、45°、60°）幾種。垂直式停車是最經濟合理的利用車庫面積的一種布置方式，斜列式停車由于存在與交叉柱網不相匹配的三角無效空間而一般不被采用；平行式停車方式由于駕駛操作需求，其本身的單車位規格須達到2.1*6米（邊跨為2.4*6米），單車位面積比垂直式停車布置多出0.36～1.68平方米，除個別特殊空間外不建議采用。

配合垂直式停車布置需求，車道寬度一般按照5.5米設計。這樣的設計可同時滿足兩輛車雙向并行的要求，同時保證了駕駛員在采用垂直式停車“后退停車、前進出車”方式時一次進出車位的要求。

在地庫內部采用“一排車道兩邊停車”的布置方式，能有效的提高停車效率，減少面積損失。在地庫盡端采用“回”字形的布置方式使車道環通，避免在靠周邊墻體最邊上一跨設置車道，能顯著的提高地庫的停車效率。

在某些特定城市地區中，恰當運用地方性法規政策可使地庫投資得到進一步優化。如上海市《建設工程交通設計及停車庫（場）設置標準》DGJ08-7-2014等地方性規定中，子母車位的設置可使某些進深空間得以利用，使一對子母車位可按1.5個車位折算。但需注意總數不應超越核定總停車位數10%的控制指標。同時需注意，此布置方式適建于較高檔居住區一戶家庭多輛車位配置的情況。

4、車庫形式

伴隨科技的發展，機械式停車設備的出現使地庫空間的使用效率進一步提升。通常采用的多層升降橫移式的停車裝置可以使停車數量實現幾何倍增。但由于設備裝置正常運行需要保證一定的空間高度（常規雙層停車設備操作凈高≥3.5～3.65米 三層停車設備操作凈高≥5.65～5.9米），勢必要加大建筑埋深而極大地提高工程造價，這就需要通過判斷單位停車位的投資額來做一個綜合的考量。由于機械車位停車空間相對狹小使用操作不便，對駕駛員操作技術要求較高且體驗度差，除醫院等人員密集建筑外在實際工程案例中應用并不多，但可作為滿足規定性設計指標要求的補充設置。建議優先采用局部抬高地庫頂板的方式獲取建筑高度，在有限的用地范圍內以常規停車為主、機械停車為輔，達到既經濟適用又能滿足規劃指標的設計要求。但同時需注意對用電負荷容量的增加及設備的維護保養、值守操作人員的工資等的后期投入。

敞開式車庫是指任一層外墻敞開面積超過該層四周墻體總面積25%，且開口均勻分布，開口總長度不小于外墻總長度50%的汽車庫。在地下車庫中，采用在外墻周邊結合景觀設置采光通風面并在屋面設置專用導光管照明系統等布置方式，可使地庫成為敞開式車庫而減少對常規機械通風、人工照明、補風設備及專用風管道的依賴，實現自然通風采光提高室內環境品質并節約能源。減少前期設備投資、降低后期運行能耗并顯著降低地庫層高是其達到經濟性設計的手段之一，其通常節約高度可以達到一個風管干管的高度約0.6米。但需要注意處理好采光通風井等各節點部位的防排水措施，避免造成地庫的積水滲漏。

5、設計層高

建筑層高每降低100mm工程綜合建設費用約可降低2～3%。層數越多，節約效益越明顯。同時，層高的設計涉及到對所采用地庫結構形式的研究。通常我們采用的結構形式有框架梁板結構、無梁樓蓋結構及空心樓蓋結構這幾種類型。現澆梁板結構由于受力明確簡潔工程適應性強被普遍采用。按照現行規范要求2.2米的地庫最小凈高，考慮8米跨框架梁的高度0.8米、管線層高度0.6米（消防、噴淋及橋架管線與風管平行布置，交叉重疊時在梁格內上翻至風管上端保證車道凈高），即層高可做到（2.2+0.8+0.6）=3.6米，但這種方式頂板相應含鋼量極高，約可達到70kg/m2左右。無梁樓蓋結構由于省去了梁高度，則層高為（2.2+0.8管線層高度+0.2頂板厚度）=3.2米，但無梁樓蓋結構限制應用于抗震烈度7度區及以下，且頂板相應的含鋼量較高，約需要60kg/m2左右?？招臉巧w結構是采用頂板內部設置永久性芯模而形成空心層，并在空心層間設置縱橫暗梁的頂板結構形式。它的設計層高可為（2.2+0.8管線層高度+0.4頂板厚度）=3.4米，介于上述兩者之間。但由于這種結構形式所需要的用鋼量及混凝土含量均較上述結構形式更經濟合理（含鋼量可比普通梁板結構節省20～40%）且內部空間形態完整、抗震性能優異而值得推薦，但施工操作相對復雜（內部芯模的抗浮及底板澆筑密實度等）需設計者綜合考量。

6、地庫埋深

地庫的埋深極大地影響到地庫的經濟性。據調查資料顯示，地庫埋深每增加0.1米，造價會相應增加18元/平米。淺埋的地庫設計能節省更多的挖、填、運土方費用；對于地下水位較高的地區，還可能節約大量的降水及基坑支護投資。在不影響周邊建筑日照、采光、通風、衛生、排水、防空的前提下，建議采用淺埋設置，也能更利于建筑本身的自然通風采光。

7、覆土綠化

地庫頂板的用鋼量是影響地庫造價的一個關鍵性指標，其用鋼量約占總用鋼量的60～70%。地庫上部覆土及消防車道的布置是使頂板含鋼量劇增的一個重要因素。由于現代生活對環境品質的追求，頂板上部往往被打造成大型的花園綠地供人游憩。豐富的喬木灌木、花草植被、水體景觀均需要不同厚度條件的土壤作為種植層，如深根喬木需要≥1.5米，淺根喬木≥1米，灌木≥0.5米，花草≥0.3米等的栽植覆土條件。過厚的覆土固然能滿足所有種植要求，但巨大的上部荷載會使頂板設計極不合理經濟。建議能依據各個種植區域不同土壤需求，做不同的回填土設計，使頂板只需要在局部加強配筋。況且高低錯落的地形組合，也更能符合生態自然環境的原貌。同時還要注意施工操作方法的恰當性，在設計交底環節需要向施工單位明確頂板荷載情況，阻止其盲目的用大噸位機車開上車庫頂板來進行施工覆土操作，使本來經濟合理的頂板遭到結構性破壞。當然在某些地方條文中，綠化市容部門考慮到植物的成活率，統一把1.5米的覆土深度作為計算綠地率的強制性指標，建議在深度及廣度上只需做到其臨界點即可，避免過厚過多覆土的堆積。

8、管線設計

管線的布置會占用很大一部分層高。由各設備專業各自為政而設計出的管線統籌綜合后不僅會自相矛盾，而且會浪費空間高度。合理的管線設計應遵循“小管避讓大管、有壓管避讓無壓管”的設計原則，在建筑師的統籌下綜合考慮。應控制風管干管的最大截面，在風速及規定比例形狀合理的條件下成扁平狀設計來控制高度。在有條件的情況下，通過在各防煙分區內各自設置排煙機房、縮短通風供應長度的方式把風管截面寬度控制在1.2米以內，可以避免在其下部設置噴頭而占用層高。減少各管線的交叉，把交叉點控制在梁格內或車位不顯眼處。另外通過采用誘導通風系統的方式，在頂板多個位置布置誘導風機實現機械循環通風，可以大大減少內部通風管道的設置從而節約層高0.3米以上，并且空氣品質得以提高而后期維護費降低；但其巨大的一次性投資是需要同開發商做綜合考慮的。對于頂板范圍內的室外管線，應盡量避免設置在車行道下以免過大埋深而加大地庫埋深；對由于重力流管線坡度設計而引起的覆土不足，可考慮在頂板面下降若干跨結構以適應其放坡需求。

9、防火分區及人防分區

防火分區的劃分是控制地庫火災危險覆蓋面、保證地庫安全使用的必要前提。在一般情況下，每個防火分區被要求設置至少2個直通室外的疏散樓梯或安全出口；在疏散距離、寬度不能滿足要求時，還應增設疏散樓梯或安全出口。減少防火分區的數量從而減少疏散樓梯的布置，盡量利用通向相鄰防火分區的甲級防火門（注意此時相鄰防火分區間不應同時使用防火卷簾或水幕分隔）作為不能滿足疏散距離的第三安全出口或兩防火分區同時通向同一樓梯疏散，使地庫面積能充分利用于停車設置。

平戰結合的人防分區一般需要按照≤2000m2的面積劃分人員掩蔽防護單元，每個防護單元的安全出口不應少于2個。借用防火分區的安全出口及周邊汽車、自行車坡道，可減少人防自備安全出口的數量。由于人防建設抗力級別的要求不同，其梁板柱的計算荷載參數取值也不同，但大致會比普通梁板柱結構體系增加投資20%～50%。應嚴格控制人防建設面積，有時甚至可通過調整地上建筑總面積來能動的優化人防面積配比。

10、設備用房

在地庫設計中很多設備用房會布置其中，包括消控室、水泵房及消防水池、通風排煙機房等等。利用停車的消極空間來布置設備用房，使這些難以使用的“邊角余料”空間也能被積極的利用。對于空間要求相對高敞的房間，如變配電、鍋爐房、冷凍機房等空間，可以采用局部抬高頂板或布置在主樓下的方式（注意不應臨近人員密集場所）獲得建筑高度。注意有些設備用房考慮防水淹需要在入口設置高差，建議采用設置0.1～0.15米高門檻的方式，避免設置墊層抬高室內地面而對內部空間高度的占用。

11、排水構造

由于汽車油料的泄漏及內部沖洗、地下水的滲漏及地面雨水的侵入，地下車庫地面通常需要做排水設計。通常我們采用排水溝下水至集水井的方式來排除地面積水，構造方式為200～300厚混凝土墊層形成排水溝，溝底及側壁設置防水砂漿形成防水及找坡層。這樣的設計使地庫結構底板在層高基礎上埋深再需降低至少0.2～0.3米。建議在結構底板上采用防臭地漏排水系統，通過地漏周邊構造面層找坡0.5%坡向地漏，可以在解決排水問題的同時減小面層構造厚度從而降低地庫埋深投資。

結論：

地庫設計不牽涉對建筑造型形式的研究，經濟性的考量是對地庫設計的最重要指標；也不存在絕對經濟的地庫，上述各種要素總是相互聯系又互為制約。但最終評價地庫是否經濟，地庫的單車位投資額（萬元/車位）及建設周期、后期維護成本是最主要考量指標，需要建筑師會同業主綜合評價后一同協商確定。青年建筑師在運用上述設計方法時，還須同時結合地庫設計的便捷合理性、與項目設計定位的適應性，才能創造一個既符合時代需求又顧及開發利益的地下車庫。并希望廣大建筑師能藉此觸類旁通，挖掘更多的設計手法，創造出更多經濟合理適用的地下車庫。

參考文獻：

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[2]汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范GB50067-2014

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[4]城市居住區規劃設計規范GB50180-93

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[6]市民防辦關于印發《上海市民防結建審批管理實施細則》的通知