超高層建筑地下車庫設(shè)計探討
——以山東黃金國際廣場地下車庫設(shè)計為例

文/上海中森建筑與工程設(shè)計顧問有限公司 于慶平

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，可用建設(shè)用地不斷減少，需充分利用土地資源，因此超高層建筑成為建筑發(fā)展的重要潮流與趨勢。據(jù)世界高層建筑與都市人居學(xué)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2018年底，全球竣工的高度在200m以上的超高層建筑數(shù)量近1500棟，隨著建筑高度增加，建筑設(shè)計的復(fù)雜性不斷加大，超高層項目地下車庫的設(shè)計難度也不斷加大，如何在滿足規(guī)劃要求條件下盡可能提高地下空間的綜合使用效率，需在整個設(shè)計過程中著重考慮。地下車庫設(shè)計的優(yōu)劣直接受建筑師設(shè)計經(jīng)驗和技術(shù)水平的影響，建筑師需準(zhǔn)確把握地下車庫設(shè)計的規(guī)范性、經(jīng)濟(jì)性、合理性和有效性。本文結(jié)合黃金國際廣場項目實踐，介紹超高層建筑地下車庫設(shè)計經(jīng)驗。

1 項目概況

黃金國際廣場項目位于國家級特色商務(wù)中心區(qū)——濟(jì)南東部CBD核心區(qū)，交通便利，地理位置優(yōu)越。項目規(guī)劃建設(shè)用地面積約2.25hm2，地塊形狀呈L形，總建筑面積163384m2，其中地上建筑面積105871m2，地下建筑面積57513m2。本項目主要由1棟42層超高層塔樓（建筑高度207.1m）、5層商業(yè)裙房和地下車庫組成（見圖1）。其中，地上主要功能為辦公、商業(yè)、宴會廳等。地下3層主要功能為停車庫、設(shè)備用房及輔助用房。經(jīng)統(tǒng)計需設(shè)置機(jī)動車停車位1059個，全部采用地下停車方式。規(guī)劃要求地上容積率不大于4.7，地下容積率不大于2.2。

圖1 項目整體鳥瞰

2 存在的問題與設(shè)計難點

建筑用地由北側(cè)公園用地和南側(cè)可建設(shè)用地2個地塊組成，地塊整體地勢呈南高北低，地塊最低點設(shè)計標(biāo)高為101.700m，最高點設(shè)計標(biāo)高為107.000m，高差約5.3m。場地高差大，地塊不規(guī)則，地下車庫停車數(shù)量大，交通流線組織及地下空間功能布置難度大。南北地塊之間考慮設(shè)置市政規(guī)劃道路，對地下功能空間布置和利用帶來很大挑戰(zhàn)。規(guī)劃總平面如圖2所示。

圖2 規(guī)劃總平面

3 設(shè)計要點與解決措施

3.1 地下車庫頂板與場地設(shè)計

針對場地原始高差較大，地下車庫布置需綜合考慮場地標(biāo)高關(guān)系，在滿足防洪排澇、道路銜接的前提下，采用臺階式豎向設(shè)計形式，如圖3所示，南側(cè)場地初定設(shè)計標(biāo)高為107.900m，北側(cè)場地初定設(shè)計標(biāo)高為103.400m。地下車庫頂板結(jié)構(gòu)降板0.8～2.4m。道路縱坡不小于0.3%，最大縱坡控制在8.0%以下，橫坡為1.0%～1.5%。地表排水采用暗管排水系統(tǒng)，雨污分流，排入市政干管內(nèi)。

圖3 地下車庫剖面

地下車庫位置應(yīng)根據(jù)地形充分考慮埋深，頂板覆土厚度應(yīng)結(jié)合園林景觀規(guī)劃、設(shè)備管網(wǎng)布置等綜合因素確定?？偲矫嬖O(shè)計時盡量減少消防車道和撲救面面積，有利于減少地下車庫頂板荷載，節(jié)約結(jié)構(gòu)成本。若消防車道必須在地下車庫頂板通過時，應(yīng)考慮設(shè)置在2根柱的中間。場地標(biāo)高設(shè)定應(yīng)進(jìn)行土方平衡計算，盡量減小土方開挖和回填量；基坑開挖深度控制在深基坑范圍內(nèi)。

3.2 地下車庫輪廓

地下車庫平面輪廓線設(shè)計不合理會增加車庫無效面積，提高造價。該項目地下車庫外輪廓線從方案設(shè)計初始就需考慮規(guī)劃車位指標(biāo)和場地標(biāo)高。項目初期，在滿足規(guī)劃車位指標(biāo)前提下，應(yīng)考慮人員疏散樓梯、人防工程口、設(shè)備用房等占用車位的數(shù)量。深化設(shè)計過程中將設(shè)備用房設(shè)置在無法停車區(qū)或停車低效區(qū)：盡量利用主樓樓梯和自行車坡道作為人員疏散口。本項目地塊不規(guī)整，經(jīng)初步排布計算停車位和設(shè)備用房布置，設(shè)計考慮地下車庫3層均為滿鋪，地下車庫輪廓盡量規(guī)整，避免出現(xiàn)無效空間，充分利用北側(cè)公共綠化地下空間，并滿足規(guī)范退距要求。

地下車庫輪廓布置原則：輪廓線應(yīng)簡潔，減少折線，減少不必要外墻，避免出現(xiàn)拐角、死角等不宜布置車位的空間；輪廓線應(yīng)緊湊，避免出現(xiàn)多余空間，造成無效面積；輪廓線應(yīng)方正，避免出現(xiàn)銳角弧線，造成停車阻礙。

3.3 汽車坡道與車行流線

3.3.1 地下車庫出入口設(shè)置解決方案

場地內(nèi)共設(shè)3個地下車庫出入口。辦公區(qū)域地下車庫主出入口布置在塔樓的東北角；商業(yè)區(qū)域地下車庫主出入口布置在裙房商業(yè)的東南角兼貨運(yùn)通道，貨運(yùn)通道及卸貨區(qū)凈高不低于3.60m，滿足貨車進(jìn)出地下車庫要求。這2個主要出入口通過不同規(guī)劃道路進(jìn)入地塊并直達(dá)地下車庫，滿足不同使用功能，同時便于運(yùn)營時分區(qū)分時段管理。北側(cè)公園用地東南角的地下車庫出入口作為次要出入口，用于高峰時段車輛分流，滿足實際使用及規(guī)范要求。東側(cè)在裙房與塔樓連接位置設(shè)置非機(jī)動車地下出入口。

3.3.2 地下車庫流線設(shè)計要點

該項目地下車庫停車數(shù)量為1059輛，數(shù)量較大。流線設(shè)計是地下車庫整體設(shè)計的重要部分，其設(shè)計水平高低將直接影響地下車庫車輛進(jìn)出的通暢程度。因此，必須全方位考慮流線設(shè)計方案的合理性，以保證地下車庫使用的便捷性，提高地下車庫利用率和管理效率。

地下車庫流線規(guī)劃設(shè)計要結(jié)合平面設(shè)計，綜合人流、車流方向等因素合理布局。車庫平面布置時的車行流線、人行流線組織應(yīng)盡量平直通暢、避免交叉，同時便于汽車停放。為保證車輛進(jìn)出更加方便，地下車庫流線應(yīng)盡量簡單規(guī)整，可使用單向環(huán)路流線設(shè)計方式，保證內(nèi)部車輛行駛的暢通性，提高地下車庫利用率。地下車庫出入口位置與外部道路要連接順暢，并且不能干擾到基地內(nèi)其他車輛行駛，也要避開人行道交叉位置。地下車庫出入口、消防車道也應(yīng)與人流不產(chǎn)生干擾，貨流應(yīng)設(shè)在較隱蔽的位置，以免影響建筑整體美觀。

3.4 地下車庫柱網(wǎng)與層高的確定

在確定地下車庫輪廓后，制定地下柱網(wǎng)基本尺寸很關(guān)鍵，根據(jù)項目實際情況，選取合理的柱網(wǎng)體系，并解決地上和地下的柱網(wǎng)關(guān)系。目前地下車庫常用的方案有大柱網(wǎng)和小柱網(wǎng)，從車位使用效率來說，大柱網(wǎng)效率更高；從成本控制角度，小柱網(wǎng)形式的車庫成本較低。商辦空間一般是大開間，柱網(wǎng)相對規(guī)整。商辦車庫與住宅地下車庫最大的差別在于日均車流人流較多，且用戶往往不熟悉車庫，綜合權(quán)衡后考慮設(shè)置大柱網(wǎng)，柱網(wǎng)規(guī)格采用8.4m×8.4m，便于與商辦銜接。留出人行區(qū)域，實現(xiàn)局部人車分流，大大提高車庫安全性及辦公、購物體驗。

項目在設(shè)計之初就擬定了BIM技術(shù)預(yù)案，利用BIM技術(shù)在三維模型中植入各專業(yè)數(shù)據(jù)信息，在設(shè)計上實現(xiàn)可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性。不僅最大程度減少圖紙的錯、漏、碰、缺，而且經(jīng)過優(yōu)化，對管線、設(shè)備進(jìn)行綜合排布，使管線、設(shè)備整體布局有序、合理、美觀，最大程度利用建筑使用空間，降本增效（見圖4）。該項目地下3層層高4.00m，地下2層層高3.80m，地下1層層高4.00～7.30m（地下夾層層高3.50m），綜合考慮車位、結(jié)構(gòu)、設(shè)備管線所占空間，排列緊湊，避免浪費(fèi)空間，并利用數(shù)字技術(shù)對建筑環(huán)境進(jìn)行全生命周期管理。

合理降低地下室層高的技術(shù)措施包括：合理選用地下室底板構(gòu)造做法，根據(jù)實際構(gòu)造計算車庫層高；小管讓大管，有壓管讓無壓管，水管讓風(fēng)管；考慮到地下室主梁與頂板的距離，為減少橋架和風(fēng)管翻彎，采用噴淋主管貼梁敷設(shè)，位于最上層；風(fēng)管按設(shè)計標(biāo)高及走向不輕易改變；為保證地下室最低標(biāo)高要求，所有橋架與水管遇到風(fēng)管時均上翻避讓。噴淋主管下方敷設(shè)橋架路由，給水及消火栓管道位于橋架下方，當(dāng)橋架與橋架、水管與水管相遇避讓時，以少數(shù)管道避讓多數(shù)管道為原則，盡量減少翻彎；電氣照明燈具遇風(fēng)管避讓。

圖4 BIM信息數(shù)據(jù)應(yīng)用

3.5 防火分區(qū)與防煙分區(qū)設(shè)置

防火分區(qū)設(shè)置應(yīng)考慮以下幾點：防火分區(qū)面積按規(guī)范上限設(shè)置；防火分區(qū)分隔應(yīng)循防火隔墻最短、防火卷簾最少原則；防火分區(qū)的劃分應(yīng)利用主樓樓梯和自行車坡道作為疏散口，盡量減少室外樓梯；各防火分區(qū)盡量利用汽車坡道，從防火角度看，防火分區(qū)劃分越小，越有利于保證建筑物的防火安全。如果劃分過小，勢必會影響建筑使用功能。防火分區(qū)面積大小確定應(yīng)考慮建筑物的使用性質(zhì)、重要性、火災(zāi)危險性、建筑物高度、消防撲救能力及火災(zāi)蔓延速度等因素。

該項目地下建筑面積為57513m2，地下室共設(shè)置23個防火分區(qū)，均設(shè)自動滅火系統(tǒng)，其中車庫防火分區(qū)13個，防火分區(qū)面積不大于4000m2；設(shè)備用房9個，防火分區(qū)面積不大于2000m2；非機(jī)動車庫1個，防火分區(qū)面積不大于1000m2。車庫防煙分區(qū)不大于2000m2。

3.6 配套用房布置

為更好地滿足超高層建筑各項使用功能，在地下1層設(shè)置物業(yè)、員工餐廳，常規(guī)需設(shè)置消防水池及泵房、生活泵房、變電室、柴油發(fā)電站、冷凍機(jī)房、雨水收集池、補(bǔ)風(fēng)、排風(fēng)機(jī)房等設(shè)備用房。本著提高地下車庫停車效率的目的，在項目前期應(yīng)征詢設(shè)備專業(yè)的要求及建議，合理布置設(shè)備用房。應(yīng)將設(shè)備用房盡量布置在無法停車或停車效率不高的區(qū)域。設(shè)備布置一定要緊湊，水池水箱盡量設(shè)置在坡道下方或其他受限制空間。

4 結(jié)語

地下車庫設(shè)計是超高層建筑設(shè)計研究的重大課題，需結(jié)合項目實際情況，合理規(guī)范地下車庫功能布局，優(yōu)化地下車庫各項功能設(shè)計；既要著力于提高停車效率，又要便于人員使用與維護(hù)管理；并考慮地下車庫設(shè)置的合理性、實用性和安全性，以實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會效益最大化，真正體現(xiàn)以人為本的建筑設(shè)計理念。