地下汽车库的经济性设计研究

文/ 周波 上海刘杰建筑设计有限公司 上海 200135

随着生活质量的改善，汽车已成为人们出行的重要交通方式之一。停车库的设计也随之而成为建筑师的日常工作内容。由于对城市地面环境品质的进一步追求及国有建设用地资源的紧缺，迫使建筑师把目光更多聚焦在地下空间的开发利用上，地下汽车库的设计越来越多。

由于地下汽车库独有的地下建筑特性（工程地质、水文条件的不确定性，通风采光、消防排烟等的不利性）及规模体量的愈发巨型化，使其往往需要投入比地面建筑更多的资金，然而投资收益却差强人意。特别是在当今地产开发进入“白银时代”，研究地库的经济性，把开发地库的建设成本降到最低，成为开发商及建筑师迫在眉睫的事情。本文旨在通过对地库经济性设计方法的分析研究，使更多的青年建筑师在设计地库时能考虑到开发建设成本的节约并借鉴使用该方式方法达到预期效益，同时抛砖引玉希望更多的业内同行引起重视并建言献策获得更多的设计理念。

1、地库轮廓

地库的轮廓是影响经济性的重要因素之一。轮廓平整方正周界界面短捷，地库自防水混凝土挡土墙的总长度会比平面凹凸多边形式相对减少很多,相应的防水、保护等构造层的材料及人工费用也可节约。而据多个已建成地库分析资料显示，地库挡土墙的造价一般会占到总造价的6.26%,含钢量一般会占到总用钢量的10%左右，节省了用钢及其他材料、人工、机具的费用就降低了总造价。特别是在地下水位较高、埋深较大的地库中，地库基坑的降水措施及周边侧壁的支护措施更会极大地耗费资金。据笔者曾经的工程资料显示，埋深5米的地库，采用轻型井点的降水方案及土钉墙的围护方案，周边基坑围护墙综合造价竟然高达平均每米4000元。采用短捷的基坑围护墙体也是有效降低造价的有力措施。

2、柱网设计

地库柱网设计是提高停车效率、节约地库面积的有效手段之一。采用双向正交柱网，避免异型斜交柱网的比例，既可简化设计又能提高停车效率。根据《车库建筑设计规范》JGJ100-2015规定，小型车按外轮廓1.8＊4.8米考虑，同时考虑两侧人员出入及汽车间的安全距离，停车位最小尺寸可以做到2.4＊5.1米（边跨规格2.4＊5.3米）。按柱间经济跨度6～8米计算，一跨停3辆车的跨度=（2.4＊3+柱宽）=7.8～8.1米。如果在结构抗震允许的条件下，柱宽按宽扁柱设计，比如做到400mm宽，那么整个跨度可为7.6米，在同样停车位的前提下，比常用8米的柱距极大地节省面宽节约了面积投资。当然由于宽扁柱的设置而导致地库纵横向刚度分布差异，其补强措施的投资需要综合考虑。如果在设计、施工方有经验、条件的情况下或地方政策有装配率的要求下，可考虑采用装配式预应力混凝土大跨板。这种大跨板由于在工厂预制现场吊装，可以保证产品质量并加快施工进程（比现浇梁板体系缩短工期2/3以上），节省模板减少扬尘。另外，这种大跨板的跨度可以做到20米左右，比普通8米跨梁板结构节约很多梁柱构件并在相同的车位布置下使停车面积缩减,柱间停车效率进一步提高（图一)( 图二)。

地库进深方向的柱网设计应与地库停车方式匹配。通常我们按一个典型停车单元双车道四排停车位考虑，则进深尺寸应该控制在36米。如果按6＊6=36米设计，固然很适合设计要求;但如果按（6+8＊3+6）=36米考虑（图三），不仅柱距更经济合理，同时减少了柱网包括基础桩位的投资，降低了工程总造价。如果进一步精细化设计，精简车位及车道布置，使其符合规范低限要求满足基本使用，则单车位投资会进一步降低（图四）。但需同时注意环境空间品质的改变，以取得一个综合的经济效益。

3、停车布置

停车数量即规划指标是地库设计中的强制性指标。采用地面停车和地下停车结合布置的方式，把地面停车率（停车数量与居住户数的比率）控制在10%限值，减少对地下停车数量的要求，可使地库面积得到有效缩减。

通常采用的停车方式有垂直式、平行式及斜列式（30 °、45°、60°）几种。垂直式停车是最经济合理的利用车库面积的一种布置方式，斜列式停车由于存在与交叉柱网不相匹配的三角无效空间而一般不被采用；平行式停车方式由于驾驶操作需求，其本身的单车位规格须达到2.1＊6米（边跨为2.4＊6米），单车位面积比垂直式停车布置多出0.36～1.68平方米，除个别特殊空间外不建议采用。

配合垂直式停车布置需求，车道宽度一般按照5.5米设计。这样的设计可同时满足两辆车双向并行的要求，同时保证了驾驶员在采用垂直式停车“后退停车、前进出车”方式时一次进出车位的要求。

在地库内部采用“一排车道两边停车”的布置方式，能有效的提高停车效率，减少面积损失。在地库尽端采用“回”字形的布置方式使车道环通，避免在靠周边墙体最边上一跨设置车道，能显著的提高地库的停车效率。

在某些特定城市地区中，恰当运用地方性法规政策可使地库投资得到进一步优化。如上海市《建设工程交通设计及停车库（场）设置标准》DGJ08-7-2014等地方性规定中，子母车位的设置可使某些进深空间得以利用，使一对子母车位可按1.5个车位折算。但需注意总数不应超越核定总停车位数10%的控制指标。同时需注意，此布置方式适建于较高档居住区一户家庭多辆车位配置的情况。

4、车库形式

伴随科技的发展，机械式停车设备的出现使地库空间的使用效率进一步提升。通常采用的多层升降横移式的停车装置可以使停车数量实现几何倍增。但由于设备装置正常运行需要保证一定的空间高度（常规双层停车设备操作净高≥3.5～3.65米 三层停车设备操作净高≥5.65～5.9米），势必要加大建筑埋深而极大地提高工程造价,这就需要通过判断单位停车位的投资额来做一个综合的考量。由于机械车位停车空间相对狭小使用操作不便，对驾驶员操作技术要求较高且体验度差，除医院等人员密集建筑外在实际工程案例中应用并不多，但可作为满足规定性设计指标要求的补充设置。建议优先采用局部抬高地库顶板的方式获取建筑高度，在有限的用地范围内以常规停车为主、机械停车为辅，达到既经济适用又能满足规划指标的设计要求。但同时需注意对用电负荷容量的增加及设备的维护保养、值守操作人员的工资等的后期投入。

敞开式车库是指任一层外墙敞开面积超过该层四周墙体总面积25%，且开口均匀分布，开口总长度不小于外墙总长度50%的汽车库。在地下车库中，采用在外墙周边结合景观设置采光通风面并在屋面设置专用导光管照明系统等布置方式，可使地库成为敞开式车库而减少对常规机械通风、人工照明、补风设备及专用风管道的依赖，实现自然通风采光提高室内环境品质并节约能源。减少前期设备投资、降低后期运行能耗并显著降低地库层高是其达到经济性设计的手段之一，其通常节约高度可以达到一个风管干管的高度约0.6米。但需要注意处理好采光通风井等各节点部位的防排水措施，避免造成地库的积水渗漏。

5、设计层高

建筑层高每降低100mm工程综合建设费用约可降低2～3%。层数越多，节约效益越明显。同时,层高的设计涉及到对所采用地库结构形式的研究。通常我们采用的结构形式有框架梁板结构、无梁楼盖结构及空心楼盖结构这几种类型。现浇梁板结构由于受力明确简洁工程适应性强被普遍采用。按照现行规范要求2.2米的地库最小净高，考虑8米跨框架梁的高度0.8米、管线层高度0.6米(消防、喷淋及桥架管线与风管平行布置，交叉重叠时在梁格内上翻至风管上端保证车道净高)，即层高可做到（2.2+0.8+0.6）=3.6米，但这种方式顶板相应含钢量极高，约可达到70kg/m2左右。无梁楼盖结构由于省去了梁高度，则层高为（2.2+0.8管线层高度+0.2顶板厚度）=3.2米，但无梁楼盖结构限制应用于抗震烈度7度区及以下，且顶板相应的含钢量较高,约需要60kg/m2左右。空心楼盖结构是采用顶板内部设置永久性芯模而形成空心层，并在空心层间设置纵横暗梁的顶板结构形式。它的设计层高可为（2.2+0.8管线层高度+0.4顶板厚度）=3.4米，介于上述两者之间。但由于这种结构形式所需要的用钢量及混凝土含量均较上述结构形式更经济合理（含钢量可比普通梁板结构节省20～40%）且内部空间形态完整、抗震性能优异而值得推荐，但施工操作相对复杂（内部芯模的抗浮及底板浇筑密实度等）需设计者综合考量。

6、地库埋深

地库的埋深极大地影响到地库的经济性。据调查资料显示，地库埋深每增加0.1米，造价会相应增加18元/平米。浅埋的地库设计能节省更多的挖、填、运土方费用；对于地下水位较高的地区，还可能节约大量的降水及基坑支护投资。在不影响周边建筑日照、采光、通风、卫生、排水、防空的前提下，建议采用浅埋设置，也能更利于建筑本身的自然通风采光。

7、覆土绿化

地库顶板的用钢量是影响地库造价的一个关键性指标，其用钢量约占总用钢量的60～70%。地库上部覆土及消防车道的布置是使顶板含钢量剧增的一个重要因素。由于现代生活对环境品质的追求，顶板上部往往被打造成大型的花园绿地供人游憩。丰富的乔木灌木、花草植被、水体景观均需要不同厚度条件的土壤作为种植层，如深根乔木需要≥1.5米，浅根乔木≥1米，灌木≥0.5米，花草≥0.3米等的栽植覆土条件。过厚的覆土固然能满足所有种植要求，但巨大的上部荷载会使顶板设计极不合理经济。建议能依据各个种植区域不同土壤需求，做不同的回填土设计,使顶板只需要在局部加强配筋。况且高低错落的地形组合，也更能符合生态自然环境的原貌。同时还要注意施工操作方法的恰当性，在设计交底环节需要向施工单位明确顶板荷载情况，阻止其盲目的用大吨位机车开上车库顶板来进行施工覆土操作，使本来经济合理的顶板遭到结构性破坏。当然在某些地方条文中，绿化市容部门考虑到植物的成活率，统一把1.5米的覆土深度作为计算绿地率的强制性指标，建议在深度及广度上只需做到其临界点即可,避免过厚过多覆土的堆积。

8、管线设计

管线的布置会占用很大一部分层高。由各设备专业各自为政而设计出的管线统筹综合后不仅会自相矛盾，而且会浪费空间高度。合理的管线设计应遵循“小管避让大管、有压管避让无压管”的设计原则，在建筑师的统筹下综合考虑。应控制风管干管的最大截面，在风速及规定比例形状合理的条件下成扁平状设计来控制高度。在有条件的情况下，通过在各防烟分区内各自设置排烟机房、缩短通风供应长度的方式把风管截面宽度控制在1.2米以内，可以避免在其下部设置喷头而占用层高。减少各管线的交叉，把交叉点控制在梁格内或车位不显眼处。另外通过采用诱导通风系统的方式，在顶板多个位置布置诱导风机实现机械循环通风，可以大大减少内部通风管道的设置从而节约层高0.3米以上,并且空气品质得以提高而后期维护费降低；但其巨大的一次性投资是需要同开发商做综合考虑的。对于顶板范围内的室外管线，应尽量避免设置在车行道下以免过大埋深而加大地库埋深；对由于重力流管线坡度设计而引起的覆土不足，可考虑在顶板面下降若干跨结构以适应其放坡需求。

9、防火分区及人防分区

防火分区的划分是控制地库火灾危险覆盖面、保证地库安全使用的必要前提。在一般情况下，每个防火分区被要求设置至少2个直通室外的疏散楼梯或安全出口；在疏散距离、宽度不能满足要求时，还应增设疏散楼梯或安全出口。减少防火分区的数量从而减少疏散楼梯的布置，尽量利用通向相邻防火分区的甲级防火门（注意此时相邻防火分区间不应同时使用防火卷帘或水幕分隔）作为不能满足疏散距离的第三安全出口或两防火分区同时通向同一楼梯疏散，使地库面积能充分利用于停车设置。

平战结合的人防分区一般需要按照≤2000m2的面积划分人员掩蔽防护单元，每个防护单元的安全出口不应少于2个。借用防火分区的安全出口及周边汽车、自行车坡道，可减少人防自备安全出口的数量。由于人防建设抗力级别的要求不同，其梁板柱的计算荷载参数取值也不同，但大致会比普通梁板柱结构体系增加投资20%～50%。应严格控制人防建设面积，有时甚至可通过调整地上建筑总面积来能动的优化人防面积配比。

10、设备用房

在地库设计中很多设备用房会布置其中，包括消控室、水泵房及消防水池、通风排烟机房等等。利用停车的消极空间来布置设备用房，使这些难以使用的“边角余料”空间也能被积极的利用。对于空间要求相对高敞的房间，如变配电、锅炉房、冷冻机房等空间，可以采用局部抬高顶板或布置在主楼下的方式（注意不应临近人员密集场所）获得建筑高度。注意有些设备用房考虑防水淹需要在入口设置高差，建议采用设置0.1～0.15米高门槛的方式，避免设置垫层抬高室内地面而对内部空间高度的占用。

11、排水构造

由于汽车油料的泄漏及内部冲洗、地下水的渗漏及地面雨水的侵入，地下车库地面通常需要做排水设计。通常我们采用排水沟下水至集水井的方式来排除地面积水，构造方式为200～300厚混凝土垫层形成排水沟，沟底及侧壁设置防水砂浆形成防水及找坡层。这样的设计使地库结构底板在层高基础上埋深再需降低至少0.2～0.3米。建议在结构底板上采用防臭地漏排水系统，通过地漏周边构造面层找坡0.5%坡向地漏，可以在解决排水问题的同时减小面层构造厚度从而降低地库埋深投资。

结论：

地库设计不牵涉对建筑造型形式的研究，经济性的考量是对地库设计的最重要指标；也不存在绝对经济的地库，上述各种要素总是相互联系又互为制约。但最终评价地库是否经济，地库的单车位投资额（万元/车位)及建设周期、后期维护成本是最主要考量指标，需要建筑师会同业主综合评价后一同协商确定。青年建筑师在运用上述设计方法时，还须同时结合地库设计的便捷合理性、与项目设计定位的适应性，才能创造一个既符合时代需求又顾及开发利益的地下车库。并希望广大建筑师能藉此触类旁通，挖掘更多的设计手法，创造出更多经济合理适用的地下车库。

[1]车库建筑设计规范JGJ100-2015

[2]汽车库、修车库、停车场设计防火规范GB50067-2014

[3]建筑工程交通设计及停车库(场)设置标准DGTJ08-7-2014

[4]城市居住区规划设计规范GB50180-93

[5]上海市绿化行政许可审核若干规定

[6]市民防办关于印发《上海市民防结建审批管理实施细则》的通知