立體公交車停車庫建筑結構方案選擇及經濟成本分析

廖昉，黃放，廖龍濤

（重慶城市綜合交通樞紐（集團）有限公司，重慶 401120）

1 概述

當前我國經濟快速發展和大規模城市化帶來了巨大且日益增長的城市公共交通需求。但面對目前城市緊缺的土地供應，大力發展公交建設，致使公交車停放的問題日趨嚴峻。為提高土地使用效率，公交停車由傳統地面停車向綜合立體停車發展。加之目前大力發展的TOD建筑，公交停車庫上蓋商業、物流倉儲、小型運動場館等綜合建筑的越來越多，但公交車尺寸大，荷載重，容易有安全隱患且成本高。本文旨在分析如何高效、經濟地實現立體公交車停車，對立體公交車庫設計提出建議。

2 基本條件

公交車庫設計必須基于公交車參數進行，目前重慶公交集團一般使用恒通客車或宇通客車公司的公交客車，一般尺寸為12000mm×2550mm×3350mm（長×寬×高），整車質量13t，總質量18t，前軸重6.5t，后軸重11.5t。 根據《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》GB 50067-2014 6.0.15條，按以上尺寸取值，兩車之間的水平距離為0.9m，因此標準車位尺寸為13m×3.5m，汽車與柱間距為0.4m，汽車與墻的間距為0.5m。根據車輛高度，修車庫凈高取4m，考慮結構梁高、安裝工程和標識系統設置，層高取6m。

2.1 轉彎軌跡分析

公交車在室內行駛，其轉彎的外徑和內徑隨車型尺寸的變化而變化，且由于公交車尺寸較大，不同于普通小型客車，沒有相應的規范可以參考，但轉彎設計是影響車庫建筑設計的關鍵因素，直接影響了車庫的使用安全性和工程造價。所有機動車轉向符合阿克曼轉向機構原理 （Ackermann Steering），所有車輪在行駛過程中符合純滾動而不滑動的規律。汽車在轉彎的過程中，全部車輪都圍繞一個瞬時中心點做圓周運動。圓心位于后輪軸的延長線上，并與兩前轉向輪轉向角正交（圖1）。根據此原理，收集重慶地區常用公交車外形參數，按《車庫建筑設計規范》JGJ 100-20154.1.4條計算[1]，確定最小外半徑（R0）和內半徑（r0）?？紤]到實際使用中行車速度和安全問題，每邊預留0.2m的動態加寬。

圖1 環形車道平面圖

根據表1取包絡值，公交車庫建議設計時最小外半徑取14.5m，最小內半徑取8.5m。

3 建筑停車方案

地下車庫采用垂直式停車方式效率最高，根據車位與柱網的關系分析，柱尺寸按800mm×800mm矩形柱考慮，每個柱跨內有兩種不同的布置方案，一種為3車位布置（圖2），一種為2車位布置（圖3），柱軸距分別為3.5×3+0.8+0.4×2=12.1m和3.5×2+0.8+0.4×2=8.6m。車道凈寬取最小外半徑14.5m，柱間軸距取15.3m，車位柱間軸距取12.6m。

表1 重慶地區常用公交車外形參數（mm）

圖2 建筑方案1（3車位方案）

圖3 建筑方案2（2車位方案）

由于柱跨布置不同，為估算停車效率，按單車分擔面積進行停車效率對比。方案1中按填充區域作為典型計算面積，單車面積為81.2m2；同理，方案2單車分擔面積為87.0m2。兩個方案相比方案1比方案2效率高7.1%。兩種布置方案單車建筑面積均低于 《城市道路公共交通站、場、廠工程設計規范》CJJ/T 15-2011中100m2的指標[2]。

4 結構方案和計算方法

4.1 結構方案

根據上文分析的建筑布置方案，有4種基本的結構布置方案（圖4—圖7）。

圖4 結構方案1

圖5 結構方案2

圖6 結構方案3

圖7 結構方案4

4.2 等效均布荷載

由于 《建筑結構荷載規范》GB 50009-2012未明確載人數量≥9人的客車樓面荷載，應將車輪的局部荷載按結構效應的等效原則，按《建筑結構荷載規范》GB 50009-2012附錄C進行計算[3]。公交車輪壓以及荷載大，確定公交車等效均布荷載值是公交車結構經濟性的關鍵。根據不同板跨，按公交車局部輪壓產生的最大彎矩或剪力計算等效均布活荷載，并考慮1.3的動力系數[4]。根據公交車不同的排布方式，計算得出等效均布荷載取值（表2）。

表2 公交車荷載取值（kN/m2）

結構計算采用YJK1.8版本，計算時按《混凝土結構設計規范》GB 50010-2010第5.2.4條考慮樓板作為翼緣對梁剛度和承載力的影響[3]。結構類型取框架結構，抗震等級取三級。施工圖設計時，梁板裂縫控制取0.3，雙向板采用塑性計算方法，β取1.6。計算采用梁鋼筋強度HRB500鋼筋，樓板鋼筋強度為HRB400鋼筋，梁板的混凝土標號均為C40。主梁的配筋率主梁按1%～1.5%控制，次梁按1.5%～2.0%控制,詳見圖4—圖7。

5 工程造價分析

混凝土用量和用鋼量指標如表3所示。

表3 混凝土用量和用鋼量指標統計

6 結果分析

從以上統計結果，可以得出以下結論：

（1）從兩個建筑方案對應結構方案可以看出，3車位的建筑方案主梁跨度大，無論梁高還是含鋼量都非常高，明顯不經濟，雖然建筑方案1結構柱較少，停車效率相對較高，但結合結構工程造價來看，建筑方案2為推薦方案；

（2）從混凝土用量和用鋼量的統計結果來看，結構方案3的混凝土用量和鋼筋用量都是最少的，主要原因是因為板跨較大的情況下等效均布荷載相對較小。結構方案3在普通梁板結構中次梁個數是最少的，施工相對簡單，模板使用量也是普通梁板結構中最少的，在綜合造價方面也具有一定的優勢；

（3）結構方案4的主梁高度為1000mm，相比其他方案在多層地下室方案中就比較有優勢，能大大減少總土方量、地下室底板、地下外墻等工程量。并且結構方案4其自重較大，特別是地下水較高的地下室能減少反壓用量，實際工程中可與結構方案3綜合對比試算。

綜合考慮以上因素，筆者認為，采用建筑方案2并結合結構方案3是最具有優勢的方案布置，應優先考慮。但如果在多層地下室并有地下水且工期緊的情況下，也可以采用結構方案4綜合對比。