地下汽車庫的經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)研究

文/ 周波 上海劉杰建筑設(shè)計(jì)有限公司 上海 200135

隨著生活質(zhì)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(shè)計(jì)也隨之而成為建筑師的日常工作內(nèi)容。由于對城市地面環(huán)境品質(zhì)的進(jìn)一步追求及國有建設(shè)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(fā)利用上，地下汽車庫的設(shè)計(jì)越來越多。

由于地下汽車庫獨(dú)有的地下建筑特性（工程地質(zhì)、水文條件的不確定性，通風(fēng)采光、消防排煙等的不利性）及規(guī)模體量的愈發(fā)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(qiáng)人意。特別是在當(dāng)今地產(chǎn)開發(fā)進(jìn)入“白銀時(shí)代”，研究地庫的經(jīng)濟(jì)性，把開發(fā)地庫的建設(shè)成本降到最低，成為開發(fā)商及建筑師迫在眉睫的事情。本文旨在通過對地庫經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)方法的分析研究，使更多的青年建筑師在設(shè)計(jì)地庫時(shí)能考慮到開發(fā)建設(shè)成本的節(jié)約并借鑒使用該方式方法達(dá)到預(yù)期效益，同時(shí)拋磚引玉希望更多的業(yè)內(nèi)同行引起重視并建言獻(xiàn)策獲得更多的設(shè)計(jì)理念。

1、地庫輪廓

地庫的輪廓是影響經(jīng)濟(jì)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(yīng)的防水、保護(hù)等構(gòu)造層的材料及人工費(fèi)用也可節(jié)約。而據(jù)多個(gè)已建成地庫分析資料顯示，地庫擋土墻的造價(jià)一般會占到總造價(jià)的6.26%,含鋼量一般會占到總用鋼量的10%左右，節(jié)省了用鋼及其他材料、人工、機(jī)具的費(fèi)用就降低了總造價(jià)。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(cè)壁的支護(hù)措施更會極大地耗費(fèi)資金。據(jù)筆者曾經(jīng)的工程資料顯示，埋深5米的地庫，采用輕型井點(diǎn)的降水方案及土釘墻的圍護(hù)方案，周邊基坑圍護(hù)墻綜合造價(jià)竟然高達(dá)平均每米4000元。采用短捷的基坑圍護(hù)墻體也是有效降低造價(jià)的有力措施。

2、柱網(wǎng)設(shè)計(jì)

地庫柱網(wǎng)設(shè)計(jì)是提高停車效率、節(jié)約地庫面積的有效手段之一。采用雙向正交柱網(wǎng)，避免異型斜交柱網(wǎng)的比例，既可簡化設(shè)計(jì)又能提高停車效率。根據(jù)《車庫建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ100-2015規(guī)定，小型車按外輪廓1.8＊4.8米考慮，同時(shí)考慮兩側(cè)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(guī)格2.4＊5.3米）。按柱間經(jīng)濟(jì)跨度6～8米計(jì)算，一跨停3輛車的跨度=（2.4＊3+柱寬）=7.8～8.1米。如果在結(jié)構(gòu)抗震允許的條件下，柱寬按寬扁柱設(shè)計(jì)，比如做到400mm寬，那么整個(gè)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(jié)省面寬節(jié)約了面積投資。當(dāng)然由于寬扁柱的設(shè)置而導(dǎo)致地庫縱橫向剛度分布差異，其補(bǔ)強(qiáng)措施的投資需要綜合考慮。如果在設(shè)計(jì)、施工方有經(jīng)驗(yàn)、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(yù)應(yīng)力混凝土大跨板。這種大跨板由于在工廠預(yù)制現(xiàn)場吊裝，可以保證產(chǎn)品質(zhì)量并加快施工進(jìn)程（比現(xiàn)澆梁板體系縮短工期2/3以上），節(jié)省模板減少揚(yáng)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(jié)構(gòu)節(jié)約很多梁柱構(gòu)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(jìn)一步提高（圖一)( 圖二)。

地庫進(jìn)深方向的柱網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)與地庫停車方式匹配。通常我們按一個(gè)典型停車單元雙車道四排停車位考慮，則進(jìn)深尺寸應(yīng)該控制在36米。如果按6＊6=36米設(shè)計(jì)，固然很適合設(shè)計(jì)要求;但如果按（6+8＊3+6）=36米考慮（圖三），不僅柱距更經(jīng)濟(jì)合理，同時(shí)減少了柱網(wǎng)包括基礎(chǔ)樁位的投資，降低了工程總造價(jià)。如果進(jìn)一步精細(xì)化設(shè)計(jì)，精簡車位及車道布置，使其符合規(guī)范低限要求滿足基本使用，則單車位投資會進(jìn)一步降低（圖四）。但需同時(shí)注意環(huán)境空間品質(zhì)的改變，以取得一個(gè)綜合的經(jīng)濟(jì)效益。

3、停車布置

停車數(shù)量即規(guī)劃指標(biāo)是地庫設(shè)計(jì)中的強(qiáng)制性指標(biāo)。采用地面停車和地下停車結(jié)合布置的方式，把地面停車率（停車數(shù)量與居住戶數(shù)的比率）控制在10%限值，減少對地下停車數(shù)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(jīng)濟(jì)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(wǎng)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(guī)格須達(dá)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(gè)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(shè)計(jì)。這樣的設(shè)計(jì)可同時(shí)滿足兩輛車雙向并行的要求，同時(shí)保證了駕駛員在采用垂直式停車“后退停車、前進(jìn)出車”方式時(shí)一次進(jìn)出車位的要求。

在地庫內(nèi)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(huán)通，避免在靠周邊墻體最邊上一跨設(shè)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(qū)中，恰當(dāng)運(yùn)用地方性法規(guī)政策可使地庫投資得到進(jìn)一步優(yōu)化。如上海市《建設(shè)工程交通設(shè)計(jì)及停車庫（場）設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)》DGJ08-7-2014等地方性規(guī)定中，子母車位的設(shè)置可使某些進(jìn)深空間得以利用，使一對子母車位可按1.5個(gè)車位折算。但需注意總數(shù)不應(yīng)超越核定總停車位數(shù)10%的控制指標(biāo)。同時(shí)需注意，此布置方式適建于較高檔居住區(qū)一戶家庭多輛車位配置的情況。

4、車庫形式

伴隨科技的發(fā)展，機(jī)械式停車設(shè)備的出現(xiàn)使地庫空間的使用效率進(jìn)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(shù)量實(shí)現(xiàn)幾何倍增。但由于設(shè)備裝置正常運(yùn)行需要保證一定的空間高度（常規(guī)雙層停車設(shè)備操作凈高≥3.5～3.65米 三層停車設(shè)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(jià),這就需要通過判斷單位停車位的投資額來做一個(gè)綜合的考量。由于機(jī)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(shù)要求較高且體驗(yàn)度差，除醫(yī)院等人員密集建筑外在實(shí)際工程案例中應(yīng)用并不多，但可作為滿足規(guī)定性設(shè)計(jì)指標(biāo)要求的補(bǔ)充設(shè)置。建議優(yōu)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(nèi)以常規(guī)停車為主、機(jī)械停車為輔，達(dá)到既經(jīng)濟(jì)適用又能滿足規(guī)劃指標(biāo)的設(shè)計(jì)要求。但同時(shí)需注意對用電負(fù)荷容量的增加及設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)、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(jié)合景觀設(shè)置采光通風(fēng)面并在屋面設(shè)置專用導(dǎo)光管照明系統(tǒng)等布置方式，可使地庫成為敞開式車庫而減少對常規(guī)機(jī)械通風(fēng)、人工照明、補(bǔ)風(fēng)設(shè)備及專用風(fēng)管道的依賴，實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)采光提高室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)并節(jié)約能源。減少前期設(shè)備投資、降低后期運(yùn)行能耗并顯著降低地庫層高是其達(dá)到經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)的手段之一，其通常節(jié)約高度可以達(dá)到一個(gè)風(fēng)管干管的高度約0.6米。但需要注意處理好采光通風(fēng)井等各節(jié)點(diǎn)部位的防排水措施，避免造成地庫的積水滲漏。

5、設(shè)計(jì)層高

建筑層高每降低100mm工程綜合建設(shè)費(fèi)用約可降低2～3%。層數(shù)越多，節(jié)約效益越明顯。同時(shí),層高的設(shè)計(jì)涉及到對所采用地庫結(jié)構(gòu)形式的研究。通常我們采用的結(jié)構(gòu)形式有框架梁板結(jié)構(gòu)、無梁樓蓋結(jié)構(gòu)及空心樓蓋結(jié)構(gòu)這幾種類型?，F(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)由于受力明確簡潔工程適應(yīng)性強(qiáng)被普遍采用。按照現(xiàn)行規(guī)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(fēng)管平行布置，交叉重疊時(shí)在梁格內(nèi)上翻至風(fēng)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(yīng)含鋼量極高，約可達(dá)到70kg/m2左右。無梁樓蓋結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)限制應(yīng)用于抗震烈度7度區(qū)及以下，且頂板相應(yīng)的含鋼量較高,約需要60kg/m2左右?？招臉巧w結(jié)構(gòu)是采用頂板內(nèi)部設(shè)置永久性芯模而形成空心層，并在空心層間設(shè)置縱橫暗梁的頂板結(jié)構(gòu)形式。它的設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)形式所需要的用鋼量及混凝土含量均較上述結(jié)構(gòu)形式更經(jīng)濟(jì)合理（含鋼量可比普通梁板結(jié)構(gòu)節(jié)省20～40%）且內(nèi)部空間形態(tài)完整、抗震性能優(yōu)異而值得推薦，但施工操作相對復(fù)雜（內(nèi)部芯模的抗浮及底板澆筑密實(shí)度等）需設(shè)計(jì)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(jīng)濟(jì)性。據(jù)調(diào)查資料顯示，地庫埋深每增加0.1米，造價(jià)會相應(yīng)增加18元/平米。淺埋的地庫設(shè)計(jì)能節(jié)省更多的挖、填、運(yùn)土方費(fèi)用；對于地下水位較高的地區(qū)，還可能節(jié)約大量的降水及基坑支護(hù)投資。在不影響周邊建筑日照、采光、通風(fēng)、衛(wèi)生、排水、防空的前提下，建議采用淺埋設(shè)置，也能更利于建筑本身的自然通風(fēng)采光。

7、覆土綠化

地庫頂板的用鋼量是影響地庫造價(jià)的一個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)，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(gè)重要因素。由于現(xiàn)代生活對環(huán)境品質(zhì)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(shè)計(jì)極不合理經(jīng)濟(jì)。建議能依據(jù)各個(gè)種植區(qū)域不同土壤需求，做不同的回填土設(shè)計(jì),使頂板只需要在局部加強(qiáng)配筋。況且高低錯(cuò)落的地形組合，也更能符合生態(tài)自然環(huán)境的原貌。同時(shí)還要注意施工操作方法的恰當(dāng)性，在設(shè)計(jì)交底環(huán)節(jié)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(jī)車開上車庫頂板來進(jìn)行施工覆土操作，使本來經(jīng)濟(jì)合理的頂板遭到結(jié)構(gòu)性破壞。當(dāng)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(tǒng)一把1.5米的覆土深度作為計(jì)算綠地率的強(qiáng)制性指標(biāo)，建議在深度及廣度上只需做到其臨界點(diǎn)即可,避免過厚過多覆土的堆積。

8、管線設(shè)計(jì)

管線的布置會占用很大一部分層高。由各設(shè)備專業(yè)各自為政而設(shè)計(jì)出的管線統(tǒng)籌綜合后不僅會自相矛盾，而且會浪費(fèi)空間高度。合理的管線設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“小管避讓大管、有壓管避讓無壓管”的設(shè)計(jì)原則，在建筑師的統(tǒng)籌下綜合考慮。應(yīng)控制風(fēng)管干管的最大截面，在風(fēng)速及規(guī)定比例形狀合理的條件下成扁平狀設(shè)計(jì)來控制高度。在有條件的情況下，通過在各防煙分區(qū)內(nèi)各自設(shè)置排煙機(jī)房、縮短通風(fēng)供應(yīng)長度的方式把風(fēng)管截面寬度控制在1.2米以內(nèi)，可以避免在其下部設(shè)置噴頭而占用層高。減少各管線的交叉，把交叉點(diǎn)控制在梁格內(nèi)或車位不顯眼處。另外通過采用誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)的方式，在頂板多個(gè)位置布置誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械循環(huán)通風(fēng)，可以大大減少內(nèi)部通風(fēng)管道的設(shè)置從而節(jié)約層高0.3米以上,并且空氣品質(zhì)得以提高而后期維護(hù)費(fèi)降低；但其巨大的一次性投資是需要同開發(fā)商做綜合考慮的。對于頂板范圍內(nèi)的室外管線，應(yīng)盡量避免設(shè)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(shè)計(jì)而引起的覆土不足，可考慮在頂板面下降若干跨結(jié)構(gòu)以適應(yīng)其放坡需求。

9、防火分區(qū)及人防分區(qū)

防火分區(qū)的劃分是控制地庫火災(zāi)危險(xiǎn)覆蓋面、保證地庫安全使用的必要前提。在一般情況下，每個(gè)防火分區(qū)被要求設(shè)置至少2個(gè)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(shí)，還應(yīng)增設(shè)疏散樓梯或安全出口。減少防火分區(qū)的數(shù)量從而減少疏散樓梯的布置，盡量利用通向相鄰防火分區(qū)的甲級防火門（注意此時(shí)相鄰防火分區(qū)間不應(yīng)同時(shí)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(qū)同時(shí)通向同一樓梯疏散，使地庫面積能充分利用于停車設(shè)置。

平戰(zhàn)結(jié)合的人防分區(qū)一般需要按照≤2000m2的面積劃分人員掩蔽防護(hù)單元，每個(gè)防護(hù)單元的安全出口不應(yīng)少于2個(gè)。借用防火分區(qū)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(shù)量。由于人防建設(shè)抗力級別的要求不同，其梁板柱的計(jì)算荷載參數(shù)取值也不同，但大致會比普通梁板柱結(jié)構(gòu)體系增加投資20%～50%。應(yīng)嚴(yán)格控制人防建設(shè)面積，有時(shí)甚至可通過調(diào)整地上建筑總面積來能動的優(yōu)化人防面積配比。

10、設(shè)備用房

在地庫設(shè)計(jì)中很多設(shè)備用房會布置其中，包括消控室、水泵房及消防水池、通風(fēng)排煙機(jī)房等等。利用停車的消極空間來布置設(shè)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(jī)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(yīng)臨近人員密集場所）獲得建筑高度。注意有些設(shè)備用房考慮防水淹需要在入口設(shè)置高差，建議采用設(shè)置0.1～0.15米高門檻的方式，避免設(shè)置墊層抬高室內(nèi)地面而對內(nèi)部空間高度的占用。

11、排水構(gòu)造

由于汽車油料的泄漏及內(nèi)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(shè)計(jì)。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(gòu)造方式為200～300厚混凝土墊層形成排水溝，溝底及側(cè)壁設(shè)置防水砂漿形成防水及找坡層。這樣的設(shè)計(jì)使地庫結(jié)構(gòu)底板在層高基礎(chǔ)上埋深再需降低至少0.2～0.3米。建議在結(jié)構(gòu)底板上采用防臭地漏排水系統(tǒng)，通過地漏周邊構(gòu)造面層找坡0.5%坡向地漏，可以在解決排水問題的同時(shí)減小面層構(gòu)造厚度從而降低地庫埋深投資。

結(jié)論：

地庫設(shè)計(jì)不牽涉對建筑造型形式的研究，經(jīng)濟(jì)性的考量是對地庫設(shè)計(jì)的最重要指標(biāo)；也不存在絕對經(jīng)濟(jì)的地庫，上述各種要素總是相互聯(lián)系又互為制約。但最終評價(jià)地庫是否經(jīng)濟(jì)，地庫的單車位投資額（萬元/車位)及建設(shè)周期、后期維護(hù)成本是最主要考量指標(biāo)，需要建筑師會同業(yè)主綜合評價(jià)后一同協(xié)商確定。青年建筑師在運(yùn)用上述設(shè)計(jì)方法時(shí)，還須同時(shí)結(jié)合地庫設(shè)計(jì)的便捷合理性、與項(xiàng)目設(shè)計(jì)定位的適應(yīng)性，才能創(chuàng)造一個(gè)既符合時(shí)代需求又顧及開發(fā)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(shè)計(jì)手法，創(chuàng)造出更多經(jīng)濟(jì)合理適用的地下車庫。

[1]車庫建筑設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ100-2015

[2]汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50067-2014

[3]建筑工程交通設(shè)計(jì)及停車庫(場)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)DGTJ08-7-2014

[4]城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范GB50180-93

[5]上海市綠化行政許可審核若干規(guī)定

[6]市民防辦關(guān)于印發(fā)《上海市民防結(jié)建審批管理實(shí)施細(xì)則》的通知